【linux系列】实现基于模块的文件系统

编译环境

• 虚拟机操作系统： ubuntu-20.04.3-desktop-amd64
• 原系统内核版本：5.11.0-46-generic
• 内核源码版本：5.11.1

修改任务

基础任务

• 修改XFS文件系统的源代码，实现新的文件系统。
• 至少需要修改文件系统的名称。
• 可以动态加载和卸载新的文件系统。
• 列出操作系统中包含的文件系统列表，其中要有自己改名后的文件系统。

进阶任务

• 重新编译Linux内核，以模块编译方式，将文件系统编入内核。 ### 修改准备
• 下载内核源码
• 进入到 fs 文件夹下，复制 xfs 源码，以防修改错误导致无法恢复

sudo cp -r xfs hwhxfs

• 如下图所示

修改源码

• 所需修改的文件，均在 hwhxfs 文件夹下

Makefile

xfs_super.c

xfs_sysctl.c

修改 Makefile

• 使用 gedit 打开 Makefile

sudo gedit Makefile

• 修改 ccflags-y

# 修改后
ccflags-y += -I $(src)		# needed for trace events
ccflags-y += -I $(src)/libxfs

• 修改 obj-$(CONFIG_XFS_FS)

# 修改后
obj-$(CONFIG_XFS_FS)		+= hwhxfs.o

• 修改左侧所有 xfs 为自己的名称，这里均修改为 hwhxfs

修改 xfs_super.c

• 使用 gedit 打开 xfs_super.c

sudo gedit xfs_super.c

• 搜索 "xfs"

• 将这两个对应修改为自己的名字，这里修改为 hwhxfs，如下图

修改 xfs_sysctl.c

• 使用 gedit 打开 xfs_sysctl.c

sudo gedit xfs_sysctl.c

• 搜索 "xfs"

• 将其对应修改为自己的名字，这里修改为 hwhxfs，如下图

编译模块

• 确保在 hwhxfs 目录下
• 执行编译命令

sudo make -C /usr/src/linux-5.11.1/ M=$PWD

• 编译成功后会在 hwhxfs 目录下生成 hwhxfs.ko 文件

安装模块

• 添加依赖

sudo modprobe libcrc32c

注：一般会缺少此依赖，并在安装模块时报告如下错误

insmod: ERROR: could not insert module hwhxfs.ko: Unknown symbol in module

可以使用 modinfo ./hwhxfs.ko | grep depend 命令查看需要加载的依赖

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• 安装模块

sudo insmod hwhxfs.ko

• 查看已安装模块

lsmod

效果如下：

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挂载文件系统

• 为什么要进行挂载呢？
  • 每个文件系统都有独立的inode、区块、超级区块等信息，这个文件系统要能够链接到目录树才能被我们使用。而将文件系统与目录树结合的操作称之为挂载。
• 挂载文件系统的命令

mount -t 文件系统 设备文件名 挂载点

• 文件系统：这里已经准备好了 hwhxfs 文件系统
• 挂载点：一个目录，是文件系统的入口，我们可以在 /mnt 下新建个目录作为挂载点

sudo mkdir /mnt/xfs

• 设备文件名：设备文件，我们需要对磁盘进行分区以分配给文件系统一个存储设备
• 查看磁盘信息

sudo parted /dev/sda print

• 分区表格式有两种，即MBR（msdos）和GPT，MBR使用 fdisk 分区，GPT使用 gdisk 进行分区。
• 这里使用 fdisk 进行分区

sudo fdisk /dev/sda

• 按 n 新建分区
• 若出现 无空闲扇区可用 表明当前磁盘空间不足无法进行分区

• 此时如果是虚拟机，可以通过添加磁盘来解决
• 关机打开虚拟机设置，添加磁盘

• 一律下一步，分配磁盘空间时分配 1G 即可，更多也可以

• 添加新磁盘完成后，重启虚拟机
• 查看新增磁盘的名字

lsblk -l

• 用 fdisk 对新增磁盘进行分区（建议先输入 m 获取 fdisk 使用帮助）

sudo fdisk /dev/sdb

• 安装 xfsprogs

sudo apt install xfsprogs

• 格式化分区，将分区格式化为 xfs 类型

sudo mkfs.xfs /dev/sdb4

• 挂载文件系统

sudo mount -t hwhxfs /dev/sdb4 /mnt/xfs

• 使用 df -h 命令查看

• 卸载文件系统

sudo umount /mnt/xfs

进阶任务

• 将文件系统以模块的形式编入内核
• 所需修改的文件如下

fs/Kconfig
fs/Makefile

fs/hwhxfs/Kconfig
fs/hwhxfs/Makefile

修改 fs/hwhxfs/Kconfig

• 将 Kconfig 中所有 XFS 替换为 HWHXFS

修改 fs/hwhxfs/Makefile

• 将 Makefile 中所有 XFS 替换为 HWHXFS

修改 fs/Kconfig

• 在 Kconfig 中搜索 xfs，对应添加一行 source

修改 fs/Makefile

• 在 Makefile 中搜索 xfs，对应添加一行 obj-

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编译安装

• 修改配置

sudo make gconfig

• 在 File systems 下找到 HWHXFS 设置为模块编译，如下图

• 保存配置
• 编译安装内核，重启
• 使用 modprobe hwhxfs 安装模块
• 内核编译相关问题可以参考我之前的文章，【linux系列】内核编译最新教程+常见问题总结