ls命令实现分析
###一、ls命令的功能分析
使用man ls命令查看ls命令手册（功能描述和主要选项摘录如下）：
List information about the FILEs (the current directory by default).Sort entries alphabetically if none of -cftuvSUX nor --sort.
列出文件（默认当前目录）信息，如果没有-cftuvSUX和--sort选项，就按照字母顺序排序。
-a, --all do not ignore entries starting with .：不忽略以.开始的隐藏文件
-A, --almost-all do not list implied . and ..：不列出 .（当前目录）和..（上级目录）
-B, --ignore-backups do not list implied entries ending with ~：忽略以～结尾的备份文件
-c with -lt: sort by, and show, ctime (time of last modification of file status information) with -l: show ctime and sort by name otherwise: sort by ctime：和-lt一起使用，则显示ctime（最后修改文件信息的时间），并按ctime排序显示；和-l一起使用，则显示
ctime，但只按文件名的字母顺序排序；其他，按ctime排序显示。/*该选项和-t选项在单独使用的时候是等价的，但在和-l选项配合使用的时候，-c的功能会被屏蔽，而-t选项不会*/
-d, --directory list directory entries instead of contents, and do not dereference symbolic links：不是列出该目录的文件信息，而是列出该目录项。不追踪符号链接的实际位置。
-F, --classify append indicator (one of */=>@|) to entries：在每个entry后面加上标识文件内容的符号:
* : 标识可执行文件 / : 标识目录 = : 套接字文件
@ : 符号链接文件 | : 管道文件
-l use a long listing format：以长格式显示。###二、ls所用到的系统调用：
使用strace ls命令我们可以查看ls命令使用到的系统调用，其中最重要的几个为：
open(".", O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_LARGEFILE|O_DIRECTORY|O_CLOEXEC) = 3
getdents64(3, /* 68 entries */, 32768) = 2240
getdents64(3, /* 0 entries */, 32768) = 0
close(3) = 01、open系统调用：
打开当前目录文件，返回获得的文件描述符。
- O_RDONLY：只读 O_NONBLOCK：以非阻塞的方式打开文件 O_LARGEFILE：允许打开大文件
- O_DIRECTORY：如果路径不是目录，则打开错误 O_CLOEXEC：在创建新的进程后关闭文件描述符
2、close系统调用：
关闭文件描述符。
3、getdents64：
读取当前目录下的文件。
三、getdents64的系统调用服务例程：
由于getdents64实现了ls核心功能，下面着重分析getdents64系统调用在内核态下的实现。getdents64在fs/readdir.c中定义如下：
275SYSCALL_DEFINE3(getdents64, unsigned int, fd,
276 struct linux_dirent64 __user *, dirent, unsigned int, count)
277{
278 struct file * file;
279 struct linux_dirent64 __user * lastdirent;
280 struct getdents_callback64 buf;
281 int error;
282
283 error = -EFAULT;
284 if (!access_ok(VERIFY_WRITE, dirent, count))
285 goto out;
286
287 error = -EBADF;
288 file = fget(fd);
289 if (!file)
290 goto out;
291
292 buf.current_dir = dirent;
293 buf.previous = NULL;
294 buf.count = count;
295 buf.error = 0;
296
297 error = vfs_readdir(file, filldir64, &buf);
298 if (error >= 0)
299 error = buf.error;
300 lastdirent = buf.previous;
301 if (lastdirent) {
302 typeof(lastdirent->d_off) d_off = file->f_pos;
303 if (__put_user(d_off, &lastdirent->d_off))
304 error = -EFAULT;
305 else
306 error = count - buf.count;
307 }
308 fput(file);
309out:
310 return error;
311}getdents64首先调用fget函数得到目录文件的file结构体，再调用虚拟文件系统提供的vfs_readdir函数，读取目录项，该函数的定义也在fs/readdir64中：
int vfs_readdir(struct file *file, filldir_t filler, void *buf)
24{
25 struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
26 int res = -ENOTDIR;
27 if (!file->f_op || !file->f_op->readdir)
28 goto out;
29
30 res = security_file_permission(file, MAY_READ);
31 if (res)
32 goto out;
33
34 res = mutex_lock_killable(&inode->i_mutex);
35 if (res)
36 goto out;
37
38 res = -ENOENT;
39 if (!IS_DEADDIR(inode)) {
40 res = file->f_op->readdir(file, buf, filler);
41 file_accessed(file);
42 }
43 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
44out:
45 return res;
46}该函数首先通过file结构体得到inode，然后从inode中获得并执行file_operations结构体中的读取目录函数（底层文件系统提供）file->f_op->readdir(file, buf, filler)。
综上所述，实际上对文件进行操作的是底层文件系统提供的函数，它通过file_operations结构体可被上层的虚拟文件系统调用，而用户程序又可通过系统调用进入内核态，调用虚拟文件系统提供的接口函数。