首先我们需要了解dentry和inode的基本知识，见参考文档。

哪些地方会查找目录呢，

入口

1 执行stat()去读取一个文件的属性的时候，就需要查找到dentry。

fs/stat.c

vfs_statx() ->

fs/namei.c

filename_lookup()

2 打开文件

fs/open.c

do_sys_openat2() ->

fs/namei.c

do_filep_open() ->path_openat()

3 创建文件

fs/namei.c

do_mknodat() -> filename_create()

filename_lookup()

调用set_nameidata()初始化nameidata，

然后依次调用尝试path_lookupat()带不同的flags，分别执行RCU-walk, REF-walk, revalidate-walk。

nameidata

这个结构体用来保存lookup的中间的状态，因为需要一个目录一个目录去找。这个结构体是定义在fs/namei.c里面的。外界不能访问。

先引入这两个

int dfd，这个是用户传入的fd

struct filename *name，这个是路径转换后的filename。

这两个初始化设置，作为lookup的起点。

path_lookupat()

1 调用const char *s = path_init(nd, flags); 初始化nd。

最主要的目的是，初始化path。返回剩下路径的字符串

2 解析

while (!(err = link_path_walk(s, nd)) &&

(s = lookup_last(nd)) != NULL);

link_path_walk会解析非结尾的所有目录，并且将结尾的name保存起来。

lookup_last是解析尾巴的部分。

这里需要循环，是因为尾巴可能是个符号链接。

3 调用complete_walk()完成walk

最重要的是调用 dentry->d_op->d_weak_revalidate()进行验证。

path_init()

这里会初始化nameidata的很多字段。

1 如果是RCU-walk，则上rcu锁：rcu_read_lock()，否则初始化seq & next_seq为0.

2 保存全局的mount_lock的序列号到m_seq，rename_lock的序列号到r_seq。

3 如果是绝对路径，调用nd_jump_root(nd)，读取root到path。

4 如果是AT_FDCWD，则读取当前pwd到path。

这里分两种，RCU-walk和REF-walk。它们读取fs->pwd的方式不同，一个用seq，一个用spin lock。

5 否则，读取fd的path到nd->path

也分RCU-walk和REF-walk。

link_path_walk()

处理所有的中间目录。

对每个目录执行，

1 may_lookup()

检查父目录权限

2 hash_name()

计算hash值，以及下一个name，下一个name的类型。

3 如果是最后一个name，那么先返回，此函数，不处理最后一个name。

如果是中间name，那么调用

link = walk_component(nd, WALK_MORE);

中间部分可能是符号链接，这里会保存到nd->stack[--depth]里面，可能有多层符号链接。进行入栈和出栈操作。

may_lookup()

确定父目录是否有权限

如果是RCU-walk

调用inode_permission()，mask为 MAY_NOT_BLOCK|MAY_EXEC。不允许阻塞。

如果权限检查失败，则跳出RCU模式，用阻塞模式查询。

inode_permission正常是检查i_mode，不需要读磁盘，但是ACL可能需要读磁盘，可能会阻塞。

它会调用sb_permission()检查文件系统是否只读。

do_inode_permission()，检查inode的权限。

generic_permission()或者inode->i_op->permission()

walk_component()

忽略符号链接，

调用lookup_fast()，没找到，再调用lookup_slow()。

找到dentry后，走step_into()

lookup_fast()

执行 fast lockless (but racy) lookup。这个接口不会创建dentry。

这里分两种情况：

1 RCU-walk

a. 调用 dentry = __d_lookup_rcu(parent, &nd->last, &nd->next_seq);

使用rcu的方式，查找dcache，如果没找到，会try_to_unlazy()，离开RCU-walk模式，返回NULL。

dentry的seq保存在next_seq。

b. 判断parent的seq，是否一致，如果不一致，则返回-ECHILD，

c. 调用d_revalidate()，由fs验证dentry。如果验证失败，会调用try_to_unlazy_next()离开RCU-walk，

离开的时候，会拿取ref，然后再次d_revalidate()。

注意RCU-walk找到的dentry，没有拿到reference code。

2 REF-walk

a. 调用 dentry = __d_lookup(parent, &nd->last); 获取dentry，获取的dentry。

注意，此dentry已经拿到了ref。

b. 调用d_revalidate()

最后，会判断d_revalidate()的返回值，如果status不是正数，则意味着失败，如果是负数，

则调用d_invalidate(dentry)释放dentry。然后dput()释放引用计数。

总结：

lookup_fast，

在RCU模式找到dentry，不会获取引用计数。没找到会离开RCU模式，返回NULL。

如果找到的dentry不合法，会返回错误码。最终调用者会从根目录开始重新走REF-walk

在REF模式，找到dentry，会获取引用计数。没找到返回NULL。

lookup_slow()

fast不会创建dentry，如果没找到，会走slow。

1 先给父目录的inode上锁

inode_lock_shared(inode);

2 调用 res = __lookup_slow(name, dir, flags);

__lookup_slow()

这个函数，在inode上了共享锁后调用，因此必须调用d_alloc_parallel()分配dentry，这里面会处理多线程竞争的情况。

竞争成功的，会加上DCACHE_PAR_LOOKUP，标志，此时走文件系统的lookup()接口，分配inode。

step_into()

将找到的dentry替换当前的parent，并且处理挂载点的情况。判断dentry是否合法等。处理符号链接等。

lookup_last()

调用基础函数walk_component(nd, WALK_TRAILING)查找路径的最后一个部分。

参考文档

内核文件系统的文档入口

https://www.kernel.org/doc/html/latest/filesystems/index.html

介绍vfs的文档

https://www.kernel.org/doc/html/latest/filesystems/vfs.html

路径查找的文档：

https://www.kernel.org/doc/html/latest/filesystems/path-lookup.html