Linux内核VFS：系统调用与文件系统接口解析

"这篇文章主要介绍了Linux内核中的虚拟文件系统（VFS）及其处理的各种系统调用，由陈香兰解读。VFS是Linux内核中一个关键的软件层，它为不同类型的文件系统提供了统一的接口，允许用户程序与各种文件系统进行交互，而无需关心具体的文件系统实现。" 在Linux内核中，虚拟文件系统（VFS）的主要作用是作为一个中间层，连接用户应用程序和底层的各种文件系统。VFS处理一系列系统调用，包括但不限于： 1. **挂载与卸载文件系统**：`mount` 和 `umount` 负责将特定的文件系统挂载到文件系统的某个点，以及将文件系统从挂载点卸载。 2. **获取文件系统信息**：`sysfs` 提供文件系统信息，而 `statfs`, `fstatfs`, `ustat` 则用于获取文件系统的统计信息，如磁盘空间、i节点使用情况等。 3. **改变根目录**：`chroot` 系统调用可以更改进程的根目录，使得进程看到的文件系统视图发生改变。 4. **操纵当前工作目录**：`chdir`, `fchdir` 改变当前工作目录，`getcwd` 则用于获取当前工作目录。 5. **目录操作**：`mkdir` 和 `rmdir` 分别用于创建和删除目录；`getdents`, `readdir`, `link`, `unlink`, `rename` 则涉及对目录项的操作，如读取目录内容、创建链接、删除文件或重命名文件。 6. **符号链接操作**：`readlink` 读取符号链接的目标路径，`symlink` 创建新的符号链接。 7. **权限和所有权变更**：`chown`, `fchown`, `lchown` 可以改变文件的所有者，而 `chmod`, `fchmod` 修改文件的权限。`utime` 用于更新文件的时间戳。 8. **文件操作**：`open`, `close`, `create` 等系统调用则涉及文件的打开、关闭和创建。 VFS的设计使得Linux能够支持多种文件系统类型，如基于磁盘的文件系统（如ext2、ext3、ReiserFS等），网络文件系统，以及其他专有文件系统，如MS-DOS、VFAT、NTFS、ISO9660、JFS、XFS等。在执行文件操作时，如简单的文件复制，VFS会处理所有底层的文件系统差异，使得应用可以透明地在不同类型的文件系统之间操作。 通过VFS，Linux能够提供一种标准化的方式来处理所有这些不同的文件系统，极大地增强了系统的可扩展性和兼容性。VFS不仅简化了应用程序的开发，也使得用户能够在同一系统上无缝地使用各种不同格式的存储设备和网络共享。