###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) = 3getdents64(3, /* 68 entries */, 32768)  = 2240getdents64(3, /* 0 entries */, 32768)   = 0close(3)                                = 0

1、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。