Linux 下 VFS 虚拟文件系统

Linux 采用 VFS 来管理文件系统，VFS 的全称是 Virtual File System（虚拟文件系统）。
VFS 是异构文件系统之上的软件粘合层（也称为可堆叠的文件系统（Stackable Filesystem），
因为 VFS 可以无缝地使用多个不同类型的文件系统，就像把多个文件系统堆叠在一起一样。
通过 VFS，可以为访问文件系统的系统调用提供统一的抽象接口。
VFS 最早是由 Sun 公司提出来用以实现 NFS（Network FileSystem 网络文件系统）的。
现在很多类 UNIX 系统都采用了 VFS（包括 Linux、FreeBSD、Solaris 等）。
如图 6-1 所示，VFS 的作用就是采用标准的 UNIX 系统调用读写位于不同物理介质上的
不同文件系统。VFS 让 open()、read()、write()等系统调用不用关心底层的存储介质和文件系
统类型就可以工作。在 古老的 DOS 操作系统中，要 访问本地文件系统之外的文件系统需要使
用特殊的工具才能进行。而在 Linux 下，通过 VFS，就可以抽象的访问接口而屏蔽了底层文
件系统和物理介质之间的差异性。

图 6-1 VFS 虚拟文件系统
每一种类型的文件系统代码都隐藏了实现的细节。因此，对于 VFS 层和内核的其他部分
而言，每一种类型的文件系统看起来都是一样的。
传统的 UNIX 系统采用 Inode 来保存与文件相关的信息，比如访问权限、文件大小和创
建时间等，这些信息被称为文件的元数据（metadata）。inode 这个数据结构和文件本身是分
开存放的。在 Linux 中，VFS 采用的是面向对象的编程方法，尽管 Linux 内核代码采用的是
不具有直接面向对象功能的 C 语言编写的。但是 VFS 子系统把 VFS 对象的属性和相应的操
作函数（即面向对象概念中的方法）都封装到了结构体中，因此可以说是真正意义上的对象。
VFS 中的 4 个主要对象类型如表 6-1 所示。

章表 6-1VFS 主要对象
对 象 说 明
superblock 对象 表示一个具体的可封装的文件系统
inode 对象 表示一个具体的文件
dentry 对象 表示一个目录条目，或路径中的一个分量
file 对象 表示一个与进程相关联的已打开的文件

Linux 操作系统支持的文件系统包括 ext2、ext3ReiserFSIBM JFSxfs、FAT-12FAT-16、
FAT-32、VFAT、NTFS (read-only)、CD-ROM (ISO 9660)、UMSDOS (UNIX-like FS on MS-DOS)、
NFS (Network File System)、SMBFS (Windows share)、NCPFS (Novell Netware share)、/proc (for
kernel and process information)。
应用层开发不需要关心 VFS 源代码的具体实现，只需使用它为各类文件系统提供的统一
接口函数即可，关于 VFS 源代码，读者可以查看 Linux 内核关于文件系统的相关内容。