Linux sys_stat vfs_statx与cp_new_stat64填充

Linux sys_stat vfs_statx与cp_new_stat64填充

stat(2) 系列系统调用在内核的统一入口是 vfs_statx。64 位架构上，通过 ksys_stat 进入：

```c
long ksys_stat(const char __user *filename, struct kstat __user *statbuf)
{
struct kstat stat;
int error;

error = vfs_stat(filename, &stat);
if (error)
return error;

return cp_new_stat(stat, statbuf);
}
```

vfs_stat 是对 vfs_statx 的简单的封装：

```c
int vfs_stat(const char __user *name, struct kstat *stat)
{
return vfs_statx(AT_FDCWD, name, 0, stat, STATX_BASIC_STATS);
}
```

vfs_statx 是 VFS stat 路径的核心函数：

```c
int vfs_statx(int dfd, const char __user *filename, int flags,
struct kstat *stat, u32 request_mask)
{
struct path path;
unsigned int lookup_flags = 0;
int error;

if (flags & ~(AT_SYMLINK_NOFOLLOW | AT_NO_AUTOMOUNT | AT_EMPTY_PATH |
AT_STATX_SYNC_TYPE))
return -EINVAL;

if (flags & AT_SYMLINK_NOFOLLOW)
lookup_flags |= LOOKUP_FOLLOW;

retry:
error = user_path_at(dfd, filename, lookup_flags, &path);
if (error)
goto out;

error = vfs_getattr(&path, stat, request_mask, flags);
path_put(&path);

if (retry_estale(error, lookup_flags)) {
lookup_flags |= LOOKUP_REVAL;
goto retry;
}
out:
return error;
}
```

user_path_at 使用 path_init + link_path_walk 的路径遍历机制将用户态路径解析为 struct path（包含 dentry 和 vfsmount）。如果文件名是"/proc/self/exe"或包含符号链接，路径遍历会在适当位置跟踪符号链接。

vfs_getattr 是获取文件属性的调度中心：

```c
int vfs_getattr(const struct path *path, struct kstat *stat,
u32 request_mask, unsigned int query_flags)
{
struct inode *inode = d_backing_inode(path->dentry);

memset(stat, 0, sizeof(*stat));
stat->result_mask = 0;

if (inode->i_op->getattr)
return inode->i_op->getattr(path, stat, request_mask, query_flags);

generic_fillattr(inode, stat);
return 0;
}
```

大多数文件系统都实现了自己的 getattr。ext4 的 ext4_getattr 在调用 generic_fillattr 之前额外检查 inode 是否具有 EXT4_EA_INODE_FL 标志，并报告 i_projid（project ID）给 statx。

generic_fillattr 将 inode 中的原始信息填入 struct kstat：

```c
void generic_fillattr(struct inode *inode, struct kstat *stat)
{
stat->dev = inode->i_sb->s_dev;
stat->ino = inode->i_ino;
stat->mode = inode->i_mode;
stat->nlink = inode->i_nlink;
stat->uid = from_kuid_munged(&init_user_ns, inode->i_uid);
stat->gid = from_kgid_munged(&init_user_ns, inode->i_gid);
stat->rdev = inode->i_rdev;
stat->size = i_size_read(inode);
stat->atime = inode->i_atime;
stat->mtime = inode->i_mtime;
stat->ctime = inode->i_ctime;
stat->blksize = i_blocksize(inode);
stat->blocks = inode->i_blocks;
}
```

struct kstat 是内核内部的通用结构体，包含 64 位的时间戳、块大小和块计数等信息，不依赖架构。但用户态的 struct stat 在不同架构上布局不同。cp_new_stat 负责将 kstat 转换为用户态可见的格式：

```c
static int cp_new_stat(struct kstat *stat, struct stat __user *statbuf)
{
struct stat tmp;

tmp.st_dev = new_encode_dev(stat->dev);
tmp.st_ino = stat->ino;
tmp.st_mode = stat->mode;
tmp.st_nlink = stat->nlink;
tmp.st_uid = from_kuid_munged(&init_user_ns, stat->uid);
tmp.st_gid = from_kgid_munged(&init_user_ns, stat->gid);
tmp.st_rdev = new_encode_dev(stat->rdev);
tmp.st_size = stat->size;
tmp.st_atime = stat->atime.tv_sec;
tmp.st_mtime = stat->mtime.tv_sec;
tmp.st_ctime = stat->ctime.tv_sec;

#ifdef STAT_HAVE_NSEC
tmp.st_atime_nsec = stat->atime.tv_nsec;
tmp.st_mtime_nsec = stat->mtime.tv_nsec;
tmp.st_ctime_nsec = stat->ctime.tv_nsec;
#endif

tmp.st_blocks = stat->blocks;
tmp.st_blksize = stat->blksize;
return copy_to_user(statbuf, &tmp, sizeof(tmp));
}
```

在 x86_64 架构上，struct stat 的大小为 144 字节，包含 st_atime_nsec 等纳秒字段。new_encode_dev 将内核使用的 dev_t（包含 major 和 minor 号）编码为用户态可理解的形式。

对于 32 位用户态在 64 位内核上运行（CONFIG_COMPAT），需要 compat_sys_stat64 或 compat_sys_newfstatat 等入口。compat 版本使用 struct compat_stat64，其字段宽度与 32 位 glibc 对齐，避免在 64 位内核和 32 位用户态之间传递错误布局的数据。

statx(2) 系统调用提供了更细粒度的控制。它不经过传统的 vfs_stat 路径，而是直接调用 vfs_statx 后返回 struct statx 给用户态。struct statx 包含 stx_mask 位图标记哪些字段有效，允许调用方只请求自己关心的属性（request_mask），在网络文件系统等场景下减少 RPC 开销。