struct file結(jié)構(gòu)體定義在/linux/include/linux/fs.h(Linux 2.6.11內(nèi)核)中，其原型是：
struct file {
/*
* fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via
* fu_rcuhead for RCU freeing
*/
union {
struct list_head fu_list;
struct rcu_head fu_rcuhead;
} f_u;
struct path f_path;
#define f_dentry f_path.dentry
#define f_vfsmnt f_path.mnt
const struct file_operations *f_op;
atomic_t f_count;
unsigned int f_flags;
mode_t f_mode;
loff_t f_pos;
struct fown_struct f_owner;
unsigned int f_uid, f_gid;
struct file_ra_state f_ra;
unsigned long f_version;
#ifdef CONFIG_SECURITY
void *f_security;
#endif
/* needed for tty driver, and maybe others */
void *private_data;
#ifdef CONFIG_EPOLL
/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
struct list_head f_ep_links;
spinlock_t f_ep_lock;
#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
struct address_space *f_mapping;
};
文件結(jié)構(gòu)體代表一個打開的文件，系統(tǒng)中的每個打開的文件在內(nèi)核空間都有一個關(guān)聯(lián)的struct file。它由內(nèi)核在打開文件時創(chuàng)建，并傳遞給在文件上進行操作的任何函數(shù)。在文件的所有實例都關(guān)閉后，內(nèi)核釋放這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在內(nèi)核創(chuàng)建和驅(qū)動源碼中，struct file的指針通常被命名為file或filp。一下是對結(jié)構(gòu)中的每個數(shù)據(jù)成員的解釋：
一、
union {
struct list_head fu_list;
struct rcu_head rcuhead;
}f_u;
其中的struct list_head定義在 linux/include/linux/list.h中，原型為：
struct list_head {
struct list_head *next, *prev;
};
用于通用文件對象鏈表的指針。
struct rcu_head定義在linux/include/linux/rcupdate.h中，其原型為：
/**
* struct rcu_head - callback structure for use with RCU
* @next: next update requests in a list
* @func: actual update function to call after the grace period.
*/
struct rcu_head {
struct rcu_head *next;
void (*func)(struct rcu_head *head);
};
RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6內(nèi)核中新的鎖機制，具體在這里有介紹：
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-rcu/
二、
struct path f_path;
被定義在linux/include/linux/namei.h中，其原型為：
struct path {
struct vfsmount *mnt;
struct dentry *dentry;
};
在早些版本的內(nèi)核中并沒有此結(jié)構(gòu)，而是直接將path的兩個數(shù)據(jù)成員作為struct file的數(shù)據(jù)成員，
struct vfsmount *mnt的作用是指出該文件的已安裝的文件系統(tǒng)，
struct dentry *dentry是與文件相關(guān)的目錄項對象。
三、
const struct file_operations *f_op;
被定義在linux/include/linux/fs.h中，其中包含著與文件關(guān)聯(lián)的操作，如:
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
等。當(dāng)打開一個文件時，內(nèi)核就創(chuàng)建一個與該文件相關(guān)聯(lián)的struct file結(jié)構(gòu)，其中的*f_op就指向的是
具體對該文件進行操作的函數(shù)。例如用戶調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用read來讀取該文件的內(nèi)容時，那么系統(tǒng)調(diào)用read最終會陷入內(nèi)核調(diào)用sys_read函數(shù)，而sys_read最終會調(diào)用于該文件關(guān)聯(lián)的struct file結(jié)構(gòu)中的f_op->read函數(shù)對文件內(nèi)容進行讀取。
四、
atomic_t f_count;
atomic_t被定義為：
typedef struct { volatile int counter; } atomic_t;
volatile修飾字段告訴gcc不要對該類型的數(shù)據(jù)做優(yōu)化處理，對它的訪問都是對內(nèi)存的訪問，而不是對寄存器的訪問。
本質(zhì)是int類型，之所以這樣寫是讓編譯器對基于該類型變量的操作進行嚴(yán)格的類型檢查。此處f_count的作用是記錄對文件對象的引用計數(shù)，也即當(dāng)前有多少個進程在使用該文件。
五、
unsigned int f_flags;
當(dāng)打開文件時指定的標(biāo)志，對應(yīng)系統(tǒng)調(diào)用open的int flags參數(shù)。驅(qū)動程序為了支持非阻塞型操作需要檢查這個標(biāo)志。
六、
mode_t f_mode;
對文件的讀寫模式，對應(yīng)系統(tǒng)調(diào)用open的mod_t mode參數(shù)。如果驅(qū)動程序需要這個值，可以直接讀取這個字段。
mod_t被定義為：
typedef unsigned int __kernel_mode_t;
typedef __kernel_mode_t mode_t;
七、
loff_t f_pos;
當(dāng)前的文件指針位置，即文件的讀寫位置。
loff_t被定義為：
typedef long long __kernel_loff_t;
typedef __kernel_loff_t loff_t;
八、
struct fown_struct f_owner;
struct fown_struct在linux/include/linux/fs.h被定義，原型為:
struct fown_struct {
rwlock_t lock; /* protects pid, uid, euid fields */
struct pid *pid; /* pid or -pgrp where SIGIO should be sent */
enum pid_type pid_type; /* Kind of process group SIGIO should be sent to */
uid_t uid, euid; /* uid/euid of process setting the owner */
int signum; /* posix.1b rt signal to be delivered on IO */
};
該結(jié)構(gòu)的作用是通過信號進行I/O時間通知的數(shù)據(jù)。
九、
unsigned int f_uid, f_gid;
標(biāo)識文件的所有者id，所有者所在組的id.
十、
struct file_ra_state f_ra;
struct file_ra_state結(jié)構(gòu)被定義在/linux/include/linux/fs.h中，原型為：
struct file_ra_state {
pgoff_t start; /* where readahead started */
unsigned long size; /* # of readahead pages */
unsigned long async_size; /* do asynchronous readahead when
there are only # of pages ahead */
unsigned long ra_pages; /* Maximum readahead window */
unsigned long mmap_hit; /* Cache hit stat for mmap accesses */
unsigned long mmap_miss; /* Cache miss stat for mmap accesses */
unsigned long prev_index; /* Cache last read() position */
unsigned int prev_offset; /* Offset where last read() ended in a page */
};
文件預(yù)讀狀態(tài)，文件預(yù)讀算法使用的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)打開一個文件時，f_ra中出了perv_page(默認(rèn)為－1)和ra_apges(對該文件允許的最大預(yù)讀量)這兩個字段外，其他的所有西端都置為0。
十一、
unsigned long f_version;
記錄文件的版本號，每次使用后都自動遞增。
十二、
#ifdef CONFIG_SECURITY
void *f_security;
#endif
此處我的理解是如果在編譯內(nèi)核時配置了安全措施，那么struct file結(jié)構(gòu)中就會有void *f_security數(shù)據(jù)項，用來描述安全措施或者是記錄與安全有關(guān)的信息。
十三、
void *private_data;
系統(tǒng)在調(diào)用驅(qū)動程序的open方法前將這個指針置為NULL。驅(qū)動程序可以將這個字段用于任意目的，也可以忽略這個字段。驅(qū)動程序可以用這個字段指向已分配的數(shù)據(jù)，但是一定要在內(nèi)核釋放file結(jié)構(gòu)前的release方法中清除它。
十四、
#ifdef CONFIG_EPOLL
/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
struct list_head f_ep_links;
spinlock_t f_ep_lock;
#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
被用在fs/eventpoll.c來鏈接所有鉤到這個文件上。其中f_ep_links是文件的事件輪詢等待者鏈表的頭，f_ep_lock是保護f_ep_links鏈表的自旋鎖。
十五、struct address_space *f_mapping;
struct address_space被定義在/linux/include/linux/fs.h中，此處是指向文件地址空間的指針。
在驅(qū)動開發(fā)中，文件讀/寫模式mode、標(biāo)志f_flags都是設(shè)備驅(qū)動關(guān)心的內(nèi)容，而私有數(shù)據(jù)指針private_data在折本驅(qū)動中被廣泛使用，大多被指向設(shè)備驅(qū)動自定義用于描述設(shè)備的結(jié)構(gòu)體。
驅(qū)動程序中常用如下類似的代碼來檢測用戶打開文件的讀寫方式：
if (file->f_mode & FMODE_WRITE) //用戶要求可寫
{
}
if (file->f_mode & FMODE_READ) //用戶要求可讀
{
}
下面的代碼可用于判斷以阻塞還是非阻塞方式打開設(shè)備文件：
if (file->f_flags & O_NONBLOCK) //非阻塞
pr_debug("open:non-blocking\n");
else //阻塞
pr_debug("open:blocking\n");
參考：
Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解
深入理解linux內(nèi)核