1. VFS簡介(Virtual File System, 虛擬文件系統)
在Linux內核中支持40多種文件系統，其來源也多種多樣：來自MS-DOS的FAT文件系統, UFS(Berkeley UNIX), Ext2/3/4, 用於CD-ROM的iso9660, 網絡文件系統(如coda和NFS)和虛擬的文件系統(如proc)。
Linux爲了向用戶空間(如C標準庫)提供標準的接口，將所有的文件系統，抽象爲統一的文件系統接口----VFS。圖1-1 Linux文件系統的結構。
圖1-1 Linux文件系統的結構
在Linux中，文件系統主要分爲下面3種：
（1）基於磁盤的文件系統（Disk-based Filesystem) 是在非易失介質上存儲文件的經典方法，用以在多次會話之間保持文件的內容。如Ext2/3/4， Reiserfs, FAT等。
（2）虛擬文件系統（Virtual Filesystem） 在內核中生成，是一種用戶應用程序與內核通信的方法。如proc，它不許要在任何類的硬件設備上分配存儲空間，所有的信息都是動態在內存中開闢和存儲。
（3）網絡文件系統（Network Filesystem） 是基於磁盤的文件系統和虛擬文件系統之間的折中。這種文件系統允許訪問另一臺計算機上的數據，該計算機通過網絡連接到本地計算機。在這種情況下，數據實際上存儲在一個不同系統的硬件設備上。
由於VFS抽象層的存在，用戶空間進程不會看到本地文件系統與網絡文件系統之間的區別。
2. VFS的模型與結構
VFS不僅爲文件系統提供了方法和抽象，還支持文件系統中對象（或文件）的統一視圖。並非每一種文件系統都支持VFS中的所有抽象，如FAT，因爲其設計沒有考慮到此類對象。定義一個最小的通用模型，來支持內核中所有文件系統都實現的那些功能，這是不實際的。因爲這樣會損失許多本質性的功能特性，或者導致這些特性只能通過特定文件系統的路徑訪問。
VFS的方案完全相反：提供一種結構模型，包含了一個強大文件系統所具備的所有組件。但該模型只存在於虛擬中，必須使用各種對象和函數指針與每種文件系統適配。所有文件系統的實現都必須提供與VFS定義的結構配合的例程，以彌合兩種視圖之間的差異。
VFS是由基於經典文件系統的結構衍化而來，所以VFS與Ext類文件系統類似，從而在處理Ext類文件系統的時候，Ext和VFS之間的轉換，幾乎不會損失時間。圖1-2 底層爲Ext2的VFS結構
圖 1-2 底層爲Ext2的VFS結構
圖1-2中綠色方框的部分爲Ext2實現的部分，而Ext2中用戶表示目錄的結構爲ext2_dir_entry_2，
- struct ext2_dir_entry_2 {
- __le32 inode; /* Inode number */
- __le16 rec_len; /* Directory entry length */
- __u8 name_len; /* Name length */
- __u8 file_type;
- char name[EXT2_NAME_LEN]; /* File name */
- };
其保存在inode->imapping所指向的空間中。對於dentry_operations，Ext2無須實現本地化，因爲採用默認的dentry_operations已能完成所需工作。例，對於FAT，由於在比較兩個文件名是否相等時，需要忽略大小寫，則必須實現本地化，參見msdos_dentry_operations。圖1-2中所涉及的結構體請參考書中的第8，9章和Linux內核源代碼。
以下以查詢一個目錄爲例(path_lookup函數)，進行簡要說明。其中底層文件系統爲Ext2。
1. 首先，內核使用nameidata實例規定查找起點，如果名稱以/開始，則使用當前根目錄的dentry和vfsmount實例；否則，從當前進程的task_struct獲得當前的工作目錄。
2. 檢查當前路徑分量對應的cur_inode的權限，計算路徑中next_dir的散列值，。
3. 處理.和..，該任務委託給follow_dotdot函數。
4. 根據2中的散列值和cur_inode的dentry，通過d_hash函數計算出next_dir的dentry在dentry緩存中可能存在其的鏈表，遍歷鏈表，如果存在，跳至i，如果不存在需要調用real_lookup通過cur_inode查找。
5. real_lookup函數通過dentry->i_op->lookup調用ext2_lookup函數實現對cur_inode->i_mapping內存空間的遍歷，來查找目錄是否存在於該cur_inode中。如果存在，新建next_dir的dentry項，並存入dentry緩存，跳至i；不存在，返回錯誤。
i. 用next_dir的inode更新cur_inode，並得到一下個需要查找的目錄，返回2。如果查找完畢，則成功。
注：在通過當前目錄查找某個子目錄是否存在的時候，使用了ext2_lookup函數直接遍歷該目錄的數據域，如果是文本文件會咋樣呢？文本文件在建立的時候對其對應的inode的i_op域的初始化爲ext2_file_inode_operations。所以文本文件的inode->i_op->lookup將爲NULL。
文中部分內容涉及自己對文件系統的理解，難免有不足之處，請多諒解。
