Linux虚拟文件系统–VFS简介

Linux中可以支持多种文件系统，而且支持各种文件系统之间相互访问，这是因为有一个虚拟文件系统。虚拟文件系统也叫虚拟文件系统转换(Virtual Filesystem Switch，简称VFS)，之所以说它虚拟，是因为该文件系统的各种数据结构都是随时建立或删除的，在盘上并不永久存在，只能存放在内存中。也就是说，只有VFS是无法工作的，因为它不是真正的文件系统。

我们把各操作系统中的实际文件系统叫做逻辑文件系统，VFS是Linux 内核与这些逻辑文件系统的一个接口，它们之间的关系。

VFS是Linux 核心的一部分，其他内核子系统与VFS打交道，VFS又管理其他逻辑文件系统。所以VFS是文件系统和Linux 内核的接口，VFS以统一数据结构管理各种逻辑文件系统，接受用户层对文件系统的各种操作。

VFS存在的意义

1. 向上，对应用层提供一个标准的文件操作接口;

2. 对下，对文件系统提供一个标准的接口，以便其他操作系统的文件系统可以方便的移植到Linux上;

3. VFS内部则通过一系列高效的管理机制，比如inode cache, dentry cache 以及文件系统的预读等技术，使得底层文件系统不需沉溺到复杂的内核操作，即可获得高性能;

4. 此外VFS把一些复杂的操作尽量抽象到VFS内部，使得底层文件系统实现更简单。

通用文件模型

VFS为底层文件系统提供了抽象，有两种策略提供这种抽象。

1. 提供一个最小的通用模型，使得这个模型支持的功能是所有文件系统的最小交集

2. 提供一个尽量大的通用模型，使得这个模型包含所有文件系统功能的合集。

Linux采用第二种策略来实现VFS，因此VFS封装了底层文件系统的所有功能和抽象，VFS负责把应用层的请求转发给特定的文件系统。

在处理文件时，应用空间和内核空间使用的对象是不同的。对应用程序来说，文件描述符用来表示一个文件，这个文件描述符是打开文件时内核分配给这个文件的一个整数，注意，这个文件描述符只在本进程内有效;而对于内核来说，则使用一个inode来表示一个文件，这个inode可能对应着应用层多个进程内的多个文件描述符。