一切皆是文件

“一切皆是文件”是 Unix/Linux 的基本哲学之一。不仅普通的文件，目录、字符设备、块设备、套接字等，在 Unix/Linux 中都是以文件被对待；它们虽然类型不同，但是对其提供的却是同一套操作界面。

虚拟文件系统

虚拟文件系统（Virtual File System, 简称 VFS）， 是 Linux 内核中的一个软件层，用于给用户空间的程序提供文件系统接口；同时，它也提供了内核中的一个抽象功能，允许不同的文件系统共存。系统中所 有的文件系统不但依赖 VFS 共存，而且也依靠 VFS 协同工作。

为了能够支持各种实际文件系统，VFS 定义了所有文件系统都支持的基本的、概念上的接口和数据 结构；同时实际文件系统也提供 VFS 所期望的抽象接口和数据结构，将自身的诸如文件、目录等概念在形式 上与VFS的定义保持一致。换句话说，一个实际的文件系统想要被 Linux 支持，就必须提供一个符合VFS标准 的接口，才能与 VFS 协同工作。实际文件系统在统一的接口和数据结构下隐藏了具体的实现细节，所以在VFS 层和内核的其他部分看来，所有文件系统都是相同的。下图显示了VFS在内核中与实际的文件系统的协同关系。

从上图，我们可以简单的看出一个在user space的应用程序通过系统调用，经过VFS层面，在和设备驱动打交道，最后设备驱动驱动对应设备，这是一个比较简单的描述，如果分析起来也就不难得到：user space的应用程序与VFS的接口就是系统调用，VFS与驱动程序的接口就是一个文件操作集合，对应于字符设备是struct file_operations，对应快设备则是struct block_device_operations。

基于“一切皆是文件”这一思想，所有设备都被当做是一个文件。设备差异性，在VFS中得到统一，而具体的差异，则由驱动程序来处理。Linux内核的开发者已经将这种统一实现了，对于驱动开发来说，我们只要处理这种差异即可，具体就是：

1、申请设备号，使系统知道这个设备（在模块加载函数中申请）；

2、实现操作函数，对具体设备进行操作；

3、将操作函数绑定到设备号。

模块被加载时，将会申请设备号，并在/dev文件夹下生成相应的设备文件。当有程序对改设备文件进行操作时（这些操作是VFS规定的操作），系统就能根据设备号，找到相应驱动程序中的操作函数集合。调用集合里面对应的函数（函数回调），完成对设备的操作。在整个过程中，系统只知道设备号对应着一个设备，对设备的具体操作完全是由驱动程序来进行的。

Linux系统的设备 可分为字符设备，块设备和网络设备三种：

字符设备是指存取时没有缓存的设备。

块设备的读写都有缓存来支持，并且块设备必须能够随机存取(random access)。

网络设备在Linux里做专门的处理。Linux的网络系统主要是基于BSD unix的socket机制。在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构(sk_buff)进行数据的传递。系统里支持对发送数据和接收数据的缓存，提供流量控制机制，提供对多协议的支持。