Linux VFS与Read/Write系统调用

本文介绍了Linux的虚拟文件系统(VFS)及其核心组件,包括超级块对象、索引节点对象、目录项对象和文件对象。详细讲解了read和write系统调用的工作流程,从应用层调用到内核中的处理过程,涉及sys_read、sys_write、vfs_read和vfs_write函数。VFS作为接口,使得文件操作能在不同文件系统间通用。

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一、引言

VFS(虚拟文件系统,Virtual File System)是物理文件系统与服务之间的接口层,向下对文件系统提供标准接口,方便其他文件系统移植,向上对应用层提供标准文件操作接口,使open()、read()、write()等系统调用可以跨越各种文件系统和不同介质执行。
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二、VFS对象及数据结构

超级块对象super_block,对应已装载的文件系统
索引节点对象inode,对应介质上的一个文件
目录项对象dentry,对应一个目录项
文件对象file,对应由进程打开的文件
(在linux/fs.h中定义)

1、超级块对象
  • 超级块用来描述整个文件系统的信息
  • 每个具体的文件系统都有自己的超级块
  • 所有超级块对象以双向循环链表的形式连接
  • 超级块对象在文件系统装载时创建,保存在内存中,在文件系统卸载时自动删除
2、索引节点对象
  • 索引节点对象包含了内核在操作文件或目录时需要的全部信息
3、目录项对象
  • 目录项对象没有对应的磁盘数据结构
  • 三种状态:被使用、未使用、负状态
4、文件对象
  • 文件对象表示进程已打开的文件
  • 由open()系统调用创建,由close()系统调用撤销
  • 多个进程同时打开和操作同一对象,存在多个对应的文件对象
  • 类似于目录项对象,文件对象没有对应的磁盘数据,通多dentry指针指向相关的目录项对象,目录项会指向相关的索引节点,索引节点会记录文件是否是脏的

三、read、write

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