Linux内核VFS：数据结构、文件系统类型与操作原理

在Linux内核源代码中，陈香兰的"Linux内核源代码导读"一书中详细探讨了虚拟文件系统（VFS）的核心概念及其在不同数据结构间的交互作用。VFS是Linux操作系统的关键组成部分，它作为用户应用程序与底层文件系统实现之间的抽象层，提供了一个统一的接口，使得系统能够支持多种不同的文件系统类型。 首先，Linux内核支持的文件系统类型多样，涵盖了基于磁盘的如ext2、ext3、ReiserFS等，Unix家族的SYSV、UFS、MINIX及VERITAS VxFS，微软的MS-DOS、VFAT、NTFS，光盘格式的ISO9660和DVD，以及专有的HPFS、HFS、AFFS、ADFS等。这些文件系统根据各自的特点和用途，被适配到VFS体系中。 当用户执行如`cp /floppy/TEST/tmp/test`这样的命令时，VFS起到了关键作用。它隐藏了文件系统特定的细节，使得命令行工具无需关心源（如MS-DOS磁盘）和目标（如Ext2文件系统）的具体实现。通过VFS，系统调用接口统一处理这些跨文件系统的操作，实现了逻辑上的透明性。 VFS的数据结构是其工作的基础，包括超级块（superblock）、目录项、inode、file结构等。超级块是每个文件系统的元数据容器，包含了文件系统的基本信息；目录项用于存储目录中的文件和子目录；inode是存储文件的属性和数据块指针的结构；而file结构则封装了文件的打开、读写等操作。在文件系统安装（即mount）过程中，get_sb方法会被调用，用于初始化并填充文件系统的超级块，确保文件系统功能的正确运行。 此外，VFS还涉及到路径名查找、文件加锁等功能。路径名查找涉及到解析用户输入的路径，找到相应的inode或目录项；文件加锁则是为了保证并发访问时的数据一致性，防止多个进程同时修改同一文件。 VFS是Linux内核中的基石，通过它，系统能够在支持多种文件系统的同时，提供一致的用户体验。理解VFS的工作原理和数据结构对于深入学习Linux内核源码至关重要。