Unix

系统调用对不同的文件系统#xff08;甚至不同介质上的文件系统#xff09;进行读写操作。

一、通…虚拟文件系统VFS作为内核子系统为用户空间程序提供了文件和文件系统相关的接口。

通过虚拟文件系统程序可以利用标准的

Unix

系统调用对不同的文件系统甚至不同介质上的文件系统进行读写操作。

VFS

等文件相关系统调用而不需要考虑具体文件系统和实际物理介质。

VFS

I/O

相结合提供抽象、接口使得用户空间的程序调用统一的系统调用访问各种文件。

二、文件系统抽象层

之所以能衔接各种各样的文件系统是因为它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。

而实际的文件系统通过编程提供

VFS

所期望的抽象接口和数据结构这样内核就可以毫不费力地连接在一起。

如下面这个例子

所在的文件系统所实现的写操作然后再执行该操作数据最终通过该操作写入介质。

三、Unix

有四种与文件系统相关的传统抽象概念文件、目录项、索引节点和挂载点mount

从本质上讲文件系统是特殊的数据分层存储结构它包含文件、目录和相关的控制信息。

文件系统的通用操作包含创建、删除和挂载等。

在

Unix

中文件系统被安装到一个特定的挂载点上该挂载点在全局层次结构中被称为命名空间所有的已安装文件系统都作为根文件系统树的枝叶出现在系统中。

VFS

系统将文件的相关信息和文件本身这两个概念加以区分例如访问控制权限、大小、拥有者等信息。

文件相关信息也被称作文件的元数据被存储在一个单独的数据结构中这个结构被称为索引结点inode。

文件系统的信息则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。

比如说在磁盘上文件目录也属于文件信息按照索引节点的形式存储在单独的块中控制信息被集中存储在磁盘的超级块中。

四、VFS

采用的是面向对象的设计思路使用一组数据结构来代表通用文件对象。

这些结构体包含数据的同时也包含操作这些数据的函数指针其中的操作函数由具体的文件系统实现。

VFS

超级块对象代表一个具体的已安装文件系统。

、索引节点对象它代表一个具体文件。

项是路径的一个组成部分注目录属于文件对象。

文件对象它代表由进程打开的文件。

上述每个对象都包含一个对应的操作对象这些操作对象描述了内核针对主要对象可以使用的方法

super_operations

操作对象作为一个结构体指针来实现里面包含指向操作其父对象的函数指针。

对于其中许多方法来说可以继承使用

VFS

提供的通用函数如果通用函数的功能无法满足需要那么就必须使用实际文件系统独有的方法来填充这些函数指针。

五、超级块对象

各种文件系统都必须实现超级块对象该对象用于存储特定文件系统的信息通常对应于存放在磁盘特定扇区中的文件系统超级块或文件系统控制块。

对于并非基于磁盘的文件系统如基于内存的文件系统sysfs它们会在使用现场创建超级块并将其保存到内存中。

超级块对象由

索引节点对象包含了内核在操作文件或目录时需要的全部信息。

索引节点对象与其对应的文件是分开存放的。

索引节点对象由

inode

一个索引节点代表文件系统中的一个文件它也可以是设备或管道这样的特殊文件。

因此索引节点结构体中有一些和特殊文件相关的项如

i_pipe

根据字符串形式的路径名现场创建它。

由于项结构体没用是否被修改的标志。

指向一个索引节点

遍历路径名中所有的元素并将它们逐个地解析成将是一件非常费力的工作所以内核将项缓存中简称

八、文件对象

系统调用撤销。

因为多个进程可以同时打开和操作同一个文件所以同一个文件也可能存在多个对应的文件对象。

虽然一个文件对应的文件对象不是唯一的但对应的索引节点和目录项对象是唯一的。

文件对象由

类似于目录项对象文件对象实际上没有对应的磁盘数据只有当一个文件被进程打开时才被创建。