对象关系
我们已经查看了 VFS 层中的各种重要对象，现在我们通过一个图表展示它们之间的关系。到目前为止，我都是以一种自下而上的方式探索对象，现在我们采用自上而下方式，从用户透视图中考察对象（见图 7）。
在顶层是打开的file对象，它由进程的文件描述符列表引用。file对象引用dentry对象，后者引用inode。inode和dentry对象都引用底层的super_block对象。可能有多个文件对象引用同一个 dentry（当两个用户共享同一个文件时）。注意，在图 7 中一个dentry对象还引用另一个dentry对象。在这里，目录引用文件，而文件反过来引用特定文件的 inode。
图 7. VFS 中的主要对象之间的关系
VFS 架构
VFS 的内部架构由一个调度层（提供文件系统抽象）和许多缓存（用于改善文件系统操作的性能）组成。这个小节探索内部架构和主要对象之间的交互（见图 8）。
图 8. VFS 层的高级视图
在 VFS 中动态管理的两个主要对象是dentry和inode对象。缓存这两个对象，以改善访问底层文件系统的性能。当打开一个文件时，dentry 缓存将被表示目录级别（目录级别表示路径）的条目填充。此外，还为该对象创建一个表示文件的 inode。使用散列表创建 dentry 缓存，并且根据对象名分配缓存。dentry 缓存的条目从dentry_cacheslab 分配器分配，并且在缓存存在压力时使用最近不使用（least-recently-used，LRU）算法删除条目。您可以在 ./linux/fs/dcache.c 和 ./linux/include/linux/dcache.h 中找到与 dentry 缓存相关的函数。
为了实现更快的查找速度，inode 缓存被实现为两个列表和一个散列表。第一个列表定义当前使用的 inode；第二个列表定义未使用的 inode。正在使用的 inode 还储存在散列表中。从inode_cacheslab 分配器分配单个 inode 缓存对象。您可以在 ./linux/fs/inode.c 和 ./linux/include/fs.h 中找到与 inode 缓存相关的函数。在现在的实现中，dentry 缓存支配着 inode 缓存。如果存在一个dentry对象，那么 inode 缓存中也将存在一个inode对象。查找是在 dentry 缓存中执行的，这将导致 inode 缓存中出现一个对象。
虚拟文件系统（Virtual File System, 简称 VFS）， 是 Linux 内核中的一个软件层，用于给用户空间的程序提供文件系统接口；同时，它也提供了内核中的一个 抽象功能，允许不同的文件系统共存。系统中所有的文件系统不但依赖 VFS 共存，而且也依靠 VFS 协同工作。
为了能够支持各种实际文件系统，VFS 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；同时实际文件系统也提供 VFS 所期望的抽象接口和数据结构，将自身的诸如文件、目录等概念在形式 上与VFS的定义保持一致。换句话说，一个实际的文件系统想要被 Linux 支持，就必须提供一个符合VFS标准 的接口，才能与 VFS 协同工作。实际文件系统在统一的接口和数据结构下隐藏了具体的实现细节，所以在VFS 层和内核的其他部分看来，所有文件系统都是相同的。图3显示了VFS在内核中与实际的文件系统的协同关系。
图3. VFS在内核中与其他的内核模块的协同关系
我们已经知道，正是由于在内核中引入了VFS，跨文件系统的文件操作才能实现，“一切皆是文件” 的口号才能承诺。而为什么引入了VFS，就能实现这两个特性呢？在接下来，我们将以这样的一个思路来切入 文章的正题：我们将先简要介绍下用以描述VFS模型的一些数据结构，总结出这些数据结构相互间的关系；然后 选择两个具有代表性的文件I/O操作sys_open()和sys_read()来详细说明内核是如何借助VFS和具体的文件系统打 交道以实现跨文件系统的文件操作和承诺“一切皆是文件”的口号。
图4. 磁盘与文件系统
VFS数据结构
超级块对象
存储一个已安装的文件系统的控制信息，代表一个已安装的文件系统；每次一个实际的文件系统被安装时， 内核会从磁盘的特定位置读取一些控制信息来填充内存中的超级块对象。一个安装实例和一个超级块对象一一对应。 超级块通过其结构中的一个域s_type记录它所属的文件系统类型。
索引节点对象
索引节点对象存储了文件的相关信息，代表了存储设备上的一个实际的物理文件。当一个 文件首次被访问时，内核会在内存中组装相应的索引节点对象，以便向内核提供对一个文件进行操 作时所必需的全部信息；这些信息一部分存储在磁盘特定位置，另外一部分是在加载时动态填充的。
目录项对象
引入目录项的概念主要是出于方便查找文件的目的。一个路径的各个组成部分，不管是目录还是 普通的文件，都是一个目录项对象。如，在路径/home/source/test.c中，目录 /, home, source和文件 test.c都对应一个目录项对象。不同于前面的两个对象，目录项对象没有对应的磁盘数据结构，VFS在遍 历路径名的过程中现场将它们逐个地解析成目录项对象。
文件对象
文件对象是已打开的文件在内存中的表示，主要用于建立进程和磁盘上的文件的对应关系。它由sys_open() 现场创建，由sys_close()销毁。文件对象和物理文件的关系有点像进程和程序的关系一样。当我们站在用户空间来看 待VFS，我们像是只需与文件对象打交道，而无须关心超级块，索引节点或目录项。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。文件对象仅仅在进程观点上代表已经打开的文件，它 反过来指向目录项对象（反过来指向索引节点）。一个文件对应的文件对象可能不是惟一的，但是其对应的索引节点和 目录项对象无疑是惟一的。
和文件系统相关一个人去旅行，而且是去故乡的山水间徜徉。
