为了管理外存设备，计算机系统将外设抽象为可随机访问的块，块设备驱动程序负责由抽象到具体的转换。用户可直接在设备驱动程序这一层次使用块设备，不过这种使用方式很不方便，需要用户自己去负责外设的分配、回收、查找、定位等操作。因此，人们又把块设备抽象为文件系统，通过文件系统管理块设备中的数据。
随着操作系统的发展，人们创造出了许多种文件系统FAT、EXT2、/PROC、NTFS、UFS等，不同文件系统中的文件无法共享，会导致系统的不兼容性。为了解决这一问题，又对真实的文件系统进行了抽象，提出VFS的概念，它把所有的I/O操作统一到了一个框架之下。因此，文件系统是现代操作系统的核心之一。
为了能够读取不同文件系统的文件、添加新的文件系统和网络上的计算机共享文件，人们提出了多种解决方案AT&T的文件系统开关、DEC的gnode体系结构、SUN的vnode/vfs体系结构等。后来vnode/vfs成为事实上的标准。vnode/vfs的设计目标是：
同时支持多种文件系统类型，包括Unix系统和非Unix系统。
同一块磁盘包含多种文件系统，并提供统一接口。
为在网络上共享文件提供支持（访问远程节点上的文件系统和访问本地文件系统完全一样）。
允许用户开发自己的文件系统，并允许用户以模块的方式加载自己的文件系统。
真实的文件系统存在于设备中，而VFS只存在于内存中，系统启动时产生，系统关闭时注销。实现的主要思路是在内核中提供一个文件系统框架，包括接口函数集、管理用的数据结构和各种缓存机制。VFS在计算机系统中提供向上和向下两个方面的接口，向上由需要进行I/O操作的用户（包括应用程序和系统的其它模块）使用。如：对文件、设备、网络的打开、关闭、读、写等操作。向下为实现真实的文件系统提供依据，只要实现了VFS向下提供的这组接口，VFS就会认为它是一个真实的文件系统。为了实现上下层接口之间的转换，VFS必须维护许多数据结构。比如：描述文件系统信息的super_block结构、记录文件和目录信息的VFS inode结构、描述每个打开文件和和设备信息的file结构、描述文件组织关系的dentry结构、描述文件系统类型的file_system_type结构、记录已安装文件系统信息的vfsmount结构、记录设备驱动程序的chrdevs和blkdevs数组等。这些结构的信息来源于真实的文件系统或设备驱动程序。
系统初始化时，VFS支持的每种文件系统和外部设备都需要向VFS注册，真实的文件系统在使用之前还需要安装。在使用文件、设备、目录之前需要获得它的VFS inode，然后再将其打开。在注册、安装、获得和打开的过程中，VFS建立起了上下层接口的映射关系，从而实现准确的操作转换。
由于缓存机制是全系统共享的，所以不适宜在真实的文件系统中实现，合理的设计应是让VFS统一管理所有的缓存。VFS管理的缓存包括目录项缓存、iNode缓存和buffer cache。