linux的文件系統(tǒng)是由若干個樹形以及鏈表的結(jié)構(gòu)組成的，其中眾所周知，所有的目錄和文件組成了視覺上“一棵”樹，在這“一棵”樹背后有一條掛載鏈表，如果說每一個文件系統(tǒng)都是一棵樹的話(實(shí)際上就是如此)，這個鏈表將很多棵樹鏈接成了那“一棵”樹，因此，linux的文件系統(tǒng)是由很多棵樹組成的，這些樹通過掛載鏈表聯(lián)系在了一起，比如/tmp/my是一個目錄，下面有文件file1，而我們可以將一個磁盤分區(qū)D掛載在這個目錄下，此時/tmp下面的文件就是磁盤分區(qū)D下面的文件了，不僅僅如此，通過這個模型還可以實(shí)現(xiàn)非存儲性質(zhì)的文件系統(tǒng)甚至任意的文件系統(tǒng)，比如procfs，sysfs，tmpfs等等，在已掛載的文件系統(tǒng)的任意目錄掛載任意的文件系統(tǒng)，這些文件系統(tǒng)可以在磁盤上，可以在網(wǎng)絡(luò)上，可以在內(nèi)存中，也可以在你心里，由此看來，這種文件系統(tǒng)實(shí)際上是可以無限擴(kuò)展的。

在最底層，linux維護(hù)了一個磁盤inode的概念，它代表了一個實(shí)際文件，然后在上一層，linux維護(hù)了內(nèi)存inode，它使得操作系統(tǒng)可以提供用戶接口來操作磁盤inode，內(nèi)存inode和磁盤inode是對應(yīng)的，vfs層將不同文件系統(tǒng)的不同格式的磁盤inode統(tǒng)一成了一致的內(nèi)存inode，如此一來向上提供的接口將統(tǒng)一，在接口統(tǒng)一之前，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)首先要統(tǒng)一。和內(nèi)存inode相關(guān)的是目錄項(xiàng)dentry的概念，它綁定一個且只綁定一個內(nèi)存inode，但是卻允許多個dentry綁定同一個內(nèi)存inode，實(shí)際上它就是我們在使用操作系統(tǒng)時看到的每一個文件的內(nèi)核實(shí)體，既然允許dentry和inode的多對一的關(guān)系，操作系統(tǒng)很簡單地就可以實(shí)現(xiàn)諸如鏈接這樣的概念，這個意義上dentry并不是和內(nèi)存inode處于同一個層次，inode表示文件的本質(zhì)，而dentry表示操作系統(tǒng)意義上文件的接口。

unix最先實(shí)現(xiàn)了vfs，在unix中內(nèi)存inode成為vnode，這個名稱可能更好聽些。這個vfs在linux中的實(shí)現(xiàn)要更復(fù)雜一些，其本質(zhì)就是這個內(nèi)存inode數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提供file_operations操作函數(shù)集，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是怎樣組合起來的呢？它們是在什么時候組合在一起的呢？任何事情如果想搞透它就要從起源開始研究，于是sys_open系統(tǒng)調(diào)用中必然將這一切聯(lián)系在了一個，如果說sys_open還不夠的話，那么sys_mount作為一個文件系統(tǒng)的開始一定確定了該文件系統(tǒng)的基本模板，比如super_block結(jié)構(gòu)之類的，由于sys_mount還是要使用sys_open，那么sys_open當(dāng)然是重中之重了。open的輪廓為兩層循環(huán)，外部的循環(huán)解析路徑，內(nèi)層的循環(huán)在特定的路徑尋找待open路徑中下一個元素，路徑元素由'/'分割。在進(jìn)一步處理下一個路徑元素之前，必須將當(dāng)前的dentry設(shè)置到當(dāng)前目錄的最頂一層掛載的文件系統(tǒng)的根目錄，這個在linux中由follow_mount來實(shí)現(xiàn)，這樣所有被mount的目錄下的原始內(nèi)容就被隱藏了，原先的樹依然存在，只是在這個節(jié)點(diǎn)上又長出一個新的根，然后這個新根又?jǐn)U展成一棵樹，任意的樹節(jié)點(diǎn)上都可以生長出新根，然后遞歸地長出新樹。

系統(tǒng)中每一個被掛載的文件系統(tǒng)都有一個超級塊，超級塊是該文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù) ，所有的同類文件系統(tǒng)的超級塊鏈接成一個鏈表，在超級塊回調(diào)函數(shù)的指導(dǎo)之下，系統(tǒng)模塊可以支持各種各樣的文件系統(tǒng)。系統(tǒng)中還有一張掛載表，實(shí)際上是掛載樹，很多內(nèi)核實(shí)體都是同時連入不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣就方便在不同場合使用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如vm_area_struct既連入鏈表，又連入紅黒樹中。這個掛載表的每一項(xiàng)表示一次掛載，包含一個掛載文件系統(tǒng)的超級塊信息，被掛載點(diǎn)的inode對應(yīng)的dentry，掛載文件系統(tǒng)根的inode對應(yīng)的dentry以及設(shè)備號。

每個掛載的文件系統(tǒng)都有一個根，即“/”，它是一個特殊的目錄，一般每一類文件系統(tǒng)都會為這個根分配一個固定的內(nèi)存inode號，然后為后續(xù)此掛載文件系統(tǒng)分配掛載范圍內(nèi)唯一的inode號，因此不同掛載點(diǎn)的文件系統(tǒng)中的文件的內(nèi)存inode號會相同，注意，一般不要提及磁盤inode號是否唯一的問題和概念，因?yàn)椴⒉皇敲恳环N文件系統(tǒng)都有磁盤inode概念的，unix/linux只是為了實(shí)現(xiàn)vfs才將很多的文件系統(tǒng)統(tǒng)一“適配”到內(nèi)存inode(vnode)，比如ntfs就沒有inode的概念，當(dāng)在linux上掛載ntfs分區(qū)的時候，內(nèi)核的ntfs模塊會將ntfs文件的元數(shù)據(jù)裝載到內(nèi)存inode中，這就是適配器模式在linux內(nèi)核的應(yīng)用。

總結(jié)

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