3、深入理解虚拟文件系统（VFS）及其“一切皆文件”哲学

深入理解虚拟文件系统（VFS）及其“一切皆文件”哲学

1. 虚拟文件系统（VFS）概述

虚拟文件系统（VFS）作为用户空间程序与实际文件系统之间的桥梁，在Linux系统中扮演着至关重要的角色。为了向用户空间程序和文件系统双方提供服务，需要满足以下两个条件：
- 所有终端用户应用程序需依据VFS提供的标准接口来定义其文件系统操作。
- 每个文件系统都要提供VFS所定义的通用接口的具体实现。

通过VFS提供的抽象，像 read() 和 write() 这样的系统调用能够正常工作，且不受所使用文件系统的限制，这些系统调用可以跨越文件系统边界。例如，我们可以轻松地将数据从Ext4文件系统移动到XFS文件系统，反之亦然。当一个进程发出 read() 或 write() 系统调用时，VFS会搜索要使用的文件系统驱动程序，并将这些系统调用转发给该驱动程序。

2. 实现通用文件系统接口

VFS的主要目标是以最小的开销在内核中表示各种不同的文件系统。当一个进程请求对文件进行读写操作时，内核会用文件所在文件系统的特定函数来替代该操作。为了实现这一点，每个文件系统都必须根据VFS进行自我调整。

以Linux中的 cp （复制）命令为例，假设我们要将一个文件从Ext4文件系统复制到XFS文件系统。 cp 命令并不关心所使用的文件系统，它通过标准系统调用接口与VFS层进行交互。具体来说，它会发出 open() 和 read