Linux虚拟文件系统(VFS)数据结构详解
1. Linux内核与VFS概述
在Linux系统中,“一切皆文件”是内核的重要特性之一。这意味着系统中的所有实体,包括普通文本文件、目录和设备等,都可以通过内核中的虚拟文件系统(VFS)层进行抽象。通过VFS层,这些实体都能以类似文件的对象形式呈现。Linux中还有一些伪文件系统,它们包含了不同内核子系统的信息,且这些伪文件系统的内容仅存在于内存中,是动态生成的。
Linux存储栈设计复杂,由多个层次组成,各层协同工作。存储资源和其他硬件资源一样位于内核空间。当用户空间的程序想要访问这些资源时,需要调用系统调用。Linux的系统调用接口允许用户空间程序访问内核空间的资源。当用户空间程序要访问磁盘上的内容时,首先会与VFS子系统交互。VFS为文件系统相关接口提供了抽象,负责在内核中容纳多个文件系统。通过其通用的文件系统接口,VFS会拦截用户空间程序的通用系统调用(如 read() 和 write() ),并将它们重定向到文件系统层的相应接口。这样,用户空间程序无需关心底层使用的文件系统,就能统一执行文件系统操作。
2. VFS数据结构简介
VFS使用多种数据结构为所有文件系统实现通用的抽象方法,并为用户空间程序提供文件系统接口。这些结构确保了文件系统在设计和操作上有一定的共性。需要注意的是,VFS定义的所有方法并非强制要求文件系统遵循。文件系统应遵循VFS中定义的结构,并在此基础上构建,以确保它们之间的共性。但这些结构中的许多方法和字段可能并不适用于特定的文件系统,在这种情况下,文件系统会根据自身设计保留相关字段,忽略多余信息。
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