VFS虚拟文件系统基本概念
- VFS: Virtual File System ( Virtual Filesystem Switch)概念：
- 逻辑文件系统(实际文件系统) 如EXT2、MINIX、MSDOS等.
- VFS为逻辑文件系统提供统一的接口，屏蔽实际文件系统的实现细节.
- VFS的所有数据结构在系统运行以后建立，并在卸载时删除。
- VFS必须与实际的文件系统相接合,才能实现文件管理功能。
- VFS的功能：
- 对逻辑文件系统的数据结构进行抽象；
- 接受用户系统调用 如open, write等；
- 支持多种逻辑文件系统之间相互访问；
- 接受内核其他子系统的操作请求，特别是内存管理子系统。
- linux文件系统逻辑关系：
Unix文件系统
- Unix文件系统采用统一命名空间，所有安装的文件系统都作为根文件系统树的枝叶出现在系统中。
- 文件通过目录组织起来，VFS将目录视为文件，可以对其进行文件的操作。
- 目录是一种特殊的文件。它用于创建、保持对文件系统中文件的访问路径。
- 索引节点（inode）：
- 文件的相关信息，被称为文件的元数据，被存储在一个单独的数据结构中，该结构被称为索引结点。
- Inode中存放描述文件的详细信息，如文件在外存的地址等。
- 在访问装配的文件系统时，这些文件系统的inode 节点被不断的读出/写入。
- VFS文件系统维护一个inode节点的缓存,以加速对所有装配的文件系统的访问。
- 超级块；
- 文件系统的控制信息存储在超级块中，超级块是一种包含文件系统信息的数据结构。
VFS对象及其数据结构
- VFS使用面向对象 的设计思路，使用一组数据结构来表示通用文件对象。
- 每个主要类型中都包含一个操作对象，这个操作对象描述针对给主要对象的方法。
- VFS中四个主要的对象类型：
- 超级块对象：代表一个具体的已安装的文件系统。
- 操作对象：super_operations对象，其中描述了内核针对特定文件系统所能调用的方法。
- 各种文件系统都必须实现超级块对象，超级块对象由super_block结构体表示，存储在<linux/fs.h>中。
- 索引节点对象：代表一个具体文件。
- 操作对象：inode_operations对象，其中描述了内核针对特定文件所能调用的方法。
- 索引节点对象不一定在文件系统中实现，索引节点在文件被访问时才在内存中创建。
- 一个索引节点对象代表内存中的一个文件，也可以是设备或者管道这样的特殊文件。
- 索引节点由inode结构体表示，它定义在文件<linux/fs.h>中。
- 目录项对象：代表一个目录项，是路径的一个组成部分。（目录项不是目录，目录是另一种形式的文件）。
- 操作对象：dentry_operations对象，描述内核针对特定目录所能调用的方法。
- 在路径中，**每一个部分（包括普通文件）**都是一个目录项对象。如：
/bin/vi中，/,bin,vi都属于目录项对象。
- 与超级块和索引节点对象不同，目录项对象没有对应的磁盘数据结构，VFS在执行目录操作时在现场根据字符串形式的路径名创建目录项对象。
- 目录项对象由dentry结构体表示，它定义在文件<linux/dentry.h>中。
- 文件对象：代表由进程已打开的文件。
- 操作对象：file_operations对象，描述进程针对已打开文件所能调用的方法。
- 进程直接处理的是文件，而不是超级块，目录项或者索引节点。
- 多个进程可以同时操作同一个文件，一个文件可以同时有多个文件对象。
- 类似于目录项对象，文件对象没有实际的磁盘数据结构。
- 文件对象由file结构体表示，定义在文件<linux/fs.h>中。
和文件系统相关的数据结构
- 除了以上4种VFS基础对象之外，内核还使用一些标准数据结构来管理文件系统的其它相关数据。
- file_system_type:用来描述各种特定文件系统类型，如ext3,ext4或UDF；
- 因为linux支持各种不同的文件系统，所以需要一个数据结构来描述各种文件系统的功能和行为。
- file_system_type结构体被定义在文件<linux/fs.h>中。
- 每个文件系统对应一个file_system_type结构。
- vfsmount:用来描述一个安装文件系统的实例；
和进程有关的数据结构
- 每一个进程都有自己的一组打开的文件。通过三个数据结构将VFS层和进程精密连接在了一起。这三个数据结构是file_struct,fs_struct,namespace.
