Linux之VFS之美

前提

本文基于Linux-2.6
本人能力有限,如有不对的地方,可直接指出。

VFS 的设计目标

Linux的VFS设计借鉴于Unix的的设计,为了统一所有的文件,网络,外设等;抽象了虚拟文件系统,为这些不同设备提供通用的操作;也屏蔽了不同文件系统之间的实现细节。

VFS 的整体结构

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VFS 的组件结构

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  • fd:提供给用户态的一个数组下标,用于在内核中文件数组中找到对应的file。
  • file:提供一些文件的操作函数,文件的权限,读取的文件的偏移量等。
  • dentry:dentry也是dcache,加速了文件数的inode的查找。
  • super_block: 维护了整个设备的元数据信息,例如:inode块的位图, inode的维护操作,磁盘整个块的使用情况等。
  • inode: 文件的元数据信息和inode的基本操作,例如:文件大小,修改时间,文件的数据,文件目录创建操作,文件重命名操作 等
  • address_space: 保存了文件在内存中的page信息,一个文件可能对应多个page,使用radix tree(基数树)的结构进行存储。

VFS的使用

普通文件

vfs-ext2.png

虚拟文件(eventpoll)

eventpoll.png

总结

VFS定义了统一的结构体,提供了统一的函数指针,不同的文件系统只需要提供具体的实现函数,然后挂载到相应的结构体中,类似java中的接口;在VFS的设计中c语言的函数指针和数据指针都体现了非常重要的作用。

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