从VFS认识linux文件系统

VFS及LINUX中文件系统的组织
关于VFS，我以前从未听说过，所以拿到题目之后免不了要花些时间查了很多的资料。
什么是VFS？
VFS(VirtualFileSystem)称“虚拟文件系统”，是LINUX文件系统的一个重要的组成部分。它不是一个真正的文件系统，实际上它是一种软件机制，也许称它为Linux的文件系统管理者更确切点。

VFS的主要内容
超级块（super_block)
对具体文件系统的超级块是文件系统中最重要的数据结构，它用来描述整个文件系统信息（组织结构和管理信息）。不涉及文件系统的内容。VFS超级块是各种具体文件系统在安装时建立的，并在这些文件系统卸载时自动删除。VFS超级块实际上应该说成是某个具体文件系统的VFS超级块。超级块对象由super_block结构组成。
索引节点对象(inode，即I节点)
文件系统处理文件所需的信息。索引节点对文件是唯一的。具体文件系统的索引节点存储在磁盘上，使用的时候，必须调入内存，填写VFS的索引节点。所以VFS的索引节点是动态节点。
目录项（dentry)
每个文件除了有一个索引节点结构外，还有目录项dentry结构。dentry结构代表的是逻辑意义上的文件，在磁盘上没有对应的映象。而inode结构代表的是物理意义上的文件，对于一个具体的文件系统，在磁盘上有对应的映象。
一个dentry结构必有一个inode结构，而一个inode可能对应多个dentry结构。
由于从磁盘读入一个文件并构造相应的目录项需要花费大量的时间，而在完成对目录项的操作后，可能后面还会用到，所以在内存中要保留它。
VFS有什么好处？
既然写这个，自然要关注一下VFS的特别之处，那么VFS到底都有些什么特别的功能呢？
支持N多种杂七杂八的文件系统
用惯了WINDOWS的人都知道在格式化文件系统的时候只有少数几种种选择：FAT和NTFS等等。但是LINUX却可以支持诸如EXT2，Minix，FAT，VFAT，NFS，NTFS…等等10多个不同的文件系统。正是VFS，为LINUX实现了这一强大功能。
概括来说，实现这种支持是通过文件系统的“注册”来完成的。经由注册的文件系统，VFS会给系统内核提供一个调用该文件系统函数的接口。
值得注意的是，Linux并非通过设备标识访问某个文件系统（像DOS那样），而是捆绑于一个树状目录上，因此，mount一个文件系统不仅包含了文件及数据，还包含了文件系统本身的树形结构，目录，访问权限等等。这里边的实现其实是很复杂的，鉴于作者的水准，本文将这些过于复杂的东西略去，只讨论一些易于理解的东西。（读者如果有意了解，请搜关键字“VFS目录树”）
下面简单说说这种功能的实现。
在Linux源代码中，每种实际的文件系统用以下的数据结构表示：
　　structfile_system_type{
　　constchar*name;//文件系统名称
　　intfs_flags;//标示位
　　structsuper_block*(*read_super)(structsuper_block*,void*,int);//read_super是文件所涉及的文件操作针对内存中的数据对象的指针
//超级块指针
　　structmodule*owner;//实例所有者指针
　　structfile_system_type*next;//链表同级指针
　　structlist_headfs_supers;
　　};
每注册一个文件系统也就要在机器里初始化一个这样的数据结构，并形成一个链表，内核中用一个名为file_systems的全局变量来指向该链表的表头。
整个注册过程比较复杂，概括来说大概是如下几步：
1，新建VFS目录树init_mount_tree（）
(这里边包含有若干步骤，此处不赘)
2，通过sys_mkdir函数将文件系统作为结点添加到VFS目录树中

当用户调用一个文件时，他不需要因为文件属于不同的文件系统而按照不同的方式读取。VFS本身抽象了不同文件系统共同部分，对用户屏蔽了具体的操作，使得用户不用再去关心文件所属的文件系统的问题，实现了各个文件系统的良好兼容。当一个最新推出的文件系统普遍被采用时，LINUX借助VFS的强大功能，可以毫不费力的实现新文件系统在本地的组织运行，同时能不干扰其他已经装配在本地的其他文件系统，可以说以VFS组织文件系统是非常具有可扩展性，并具有优良的发展前景。