linux内核在用户程序(或C标准库)和文件系统实现之间引入了一个抽象层。该抽象层称之为虚拟文件系统(Virtual File system),简称VFS。

VFS的任务并不简单。一方面，他用来提供一种操作文件、目录以及其他对象的同一方法（对上层应用层）。另一方面，它必须能够与各种给出的具体文件系统的实现达成妥协（对下层的具体的文件系统），这些实现在具体细节、总体设计方面都有一些不同之处。

 

文件系统的类型

文件系统分为三种类型

1、基于磁盘的文件系统，普通的文件系统

2、虚拟文件系统，在内核中生成，是一种使用户程序和用户通信的方法。eg,proc文件系统

3、网络文件系统是基于磁盘的文件系统和虚拟文件系统之间的折中。

 

通用文件模型

VFS提供一种结构模型，包含了一个功能强大文件系统所应具备的所有组件。但该模型只存在于虚拟中，必须使用各种对象和函数指针与每种文件系统适配。所有文件系统的实现都必须提供与VFS定义的结构配合的例程，以弥合两种视图之间的差异。

在处理文件时，内核空间和用户空间使用的主要对象是不同的。对用户程序来说，一个文件由一个文件描述符标识。该标识符是一个整数，在所有有文件相关的操作中用作标识文件的参数。文件描述符是在打开文件时由内核分配，只在一个进程中有效。两个不同的进程可以使用相同的文件标识符，但两者并不指向同一个文件。

内核处理文件的关键是inode.每个文件（和目录）都有且只有一个对应的Inode.

inode

如何用数据结构表示目录的层次结构？inode可以实现文件，也用于实现目录。

inode的成员可分为下列两类

1）描述文件状态的元数据

2）保存实际文件内容的数据段(或指向数据的指针)

为了阐明如何用Inode来构造文件系统的层次目录结构，我们来考察内核查找对应于/usr/bin/emacs的inode过程。

查找开始于inode,它表示根目录/,对系统来说总是已知的。该目录由一个Inode表示，其数据段并不包括普通数据，而是根目录下的各个目录项。这些项可能代表文件或其他目录。每个目录项由两个成员组成。（对于一个目录来说，他的Inode的数据段是目录项表，目录项表表示此目录下的文件/目录的文件名/目录名与其inode编号的关系）

1）该目录项的数据所在inode的编号

2）文件/目录的名称

系统中的所有inode都一个特定的编号，用于唯一的标识各个inode.文件名和inode之间的关联就是通过这个编号建立的。（inode块是在磁盘中专门保存inode结点的空间。inode块中保存了一个文件系统所有的inode结点。当系统创建一个文件或者添加一个设备时，系统就会从这个块中给这个文件分配一个inode结点。）

查找操作的第一步是查找子目录usr的inode.这一步会扫描根inode的数据段，直到找到一个名为usr的目录项（如果查找失败，则返回File not found错误）。相关的inode可以根据inode编号定位。

重复上面操作，但这一次在usr对应的inode的数据段中查找名为bin的目录项，以便根据bin的inode编号定位到bin的inode.下一步在bin的inode的数据段，将查找名为emacs的目录项。这仍返回一个Inode编号，这一次的inode表示文件而不是目录。

最后一个inode的内容，与前三个inode不同。前三个inode都表示目录，而文件内容是目录项的一个列表，包括子目录和文件。与emacs文件相关的inode,其数据段存储了文件的内容。过程如下：

这是普通文件的查找过程。