从文件I/O 查看Linux 的虚拟文件系统(图)

Linux 允许众多不同的文件系统共存,并支持跨文件系统的文件操作,这是因为有虚拟文件系统的存在。虚拟文件系统,即VFS(Virtual File System)是 Linux 内核中的一个软件抽象层。它通过一些数据结构及其方法向实际的文件系统如 ext2,vfat 提供接口机制。本文在简要介绍 VFS 的相关数据结构后,以文件 I/O 为切入点深入 Linux 内核源代码,追踪了 sys_open 和 sys_read 两个系统调用的代码结构,并在追踪的过程中理清了跨文件系统的文件操作的基本原理和“一切皆是文件”的口号得以实现的根本。

1 引言

Linux 中允许众多不同的文件系统共存,如 ext2, ext3, vfat 等。通过使用同一套文件 I/O 系统调用即可对 Linux 中的任意文件进行操作而无需考虑其所在的具体文件系统格式;更进一步,对文件的操作可以跨文件系统而执行。如图 1 所示,我们可以使用 cp 命令从 vfat 文件系统格式的硬盘拷贝数据到 ext3 文件系统格式的硬盘;而这样的操作涉及到两个不同的文件系统。


图 1. 跨文件系统的文件操作

从文件I/O查看Linux的虚拟文件系统(图)


“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。

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