本文主要是介紹一下linux內(nèi)核的虛擬文件系統(tǒng)(VFS)。虛擬文件系統(tǒng)(VFS，virtual filesystem),是一個內(nèi)核軟件層，是物理文件系統(tǒng)與服務(wù)之間的一個接口層，它對Linux的每個文件系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)進行抽象，使得不同的文件系統(tǒng)在Linux核心以及系統(tǒng)中運行的其他進程看來，都是相同的。 

嚴(yán)格說來，VFS并不是一種實際的文件系統(tǒng)。它只存在于內(nèi)存中，不存在于任何外存空間。VFS在系統(tǒng)啟動時建立，在系統(tǒng)關(guān)閉時消亡。 Linux中系統(tǒng)可以使用連接成單一樹形結(jié)構(gòu)的不同文件系統(tǒng)。VFS可以無縫地使用多個不同的文件系統(tǒng)，通過VFS可以訪問文件系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用提供一個統(tǒng)一的抽象接口，支持多種文件系統(tǒng)。  

VFS的作用是采用標(biāo)準(zhǔn)的UNIX系統(tǒng)調(diào)用讀/寫位于不同物理介質(zhì)上的不同文件系統(tǒng)，方便的在不同文件系統(tǒng)間進行數(shù)據(jù)交換和管理。  Linux系統(tǒng)中，VFS使用4個主要對象：超級塊、索引節(jié)點、目錄項、文件對象。每個對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中不僅包含了屬性還包含了對應(yīng)的操作。

1、超級塊 

超級塊用于存儲已安裝文件系統(tǒng)的控制信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，代表已安裝的文件系統(tǒng)，一個安裝實例和一個超級塊是一一對應(yīng)關(guān)系。超級塊描述文件系統(tǒng)的狀態(tài)、文件系統(tǒng)類型、大小、區(qū)塊數(shù)、索引節(jié)點數(shù)等，存放在磁盤的特定扇區(qū)中。  超級塊使用結(jié)構(gòu)體super_block表示。 

(1)變量s_list指向超級塊鏈表的指針，同一時間內(nèi)核會擁有好幾個文件系統(tǒng)的超級塊，內(nèi)核采用雙向循環(huán)鏈表的方式來組織這些超級塊。 

(2)變量s_root指針指向目錄項的根目錄。 

2、索引節(jié)點 

存儲文件的元數(shù)據(jù)的一種結(jié)構(gòu)，文件的元數(shù)據(jù)就是文件的相關(guān)信息，和文件本身是兩種概念。它包含諸如文件大小、擁有者、創(chuàng)建時間、磁盤位置等和文件相關(guān)的信息。  每個索引節(jié)點都有一個索引節(jié)點號，唯一的標(biāo)識文件系統(tǒng)中的文件。索引節(jié)點在文件的整個生命周期都存在。

索引節(jié)點使用結(jié)構(gòu)體inode來表示。 

(1)變量i_hash包含了一個指向哈希鏈表的指針，哈希表加速索引節(jié)點的查找。  

(2)i_ino保存一個索引號，唯一標(biāo)識。 

(3)變量i_sb指針指向文件所駐留的文件系統(tǒng)的超級塊。

3、目錄項(dentry)

存放目錄項(文件的特定名稱)與對應(yīng)文件進行鏈接的有關(guān)信息。在一個文件路徑中，路徑中的每一部分都被稱為目錄，如/home/source/hello.c中，目錄/，home,source和文件hello.c都是一個目錄項。  

目錄項使用結(jié)構(gòu)體struct dentry來表示。 

4、文件對象 

文件對象表示進程已打開的一個文件，它是已打開文件在內(nèi)存中的表示。多進程可能同時打開同一文件，內(nèi)存中可能存在多個與同一文件對應(yīng)的文件對象，但與該文件對應(yīng)的索引節(jié)點和目錄項是唯一的。  

文件對象使用結(jié)構(gòu)體struct file來表示。 

5、四者的關(guān)系