虛擬文件系統——更好的文件抽象層
任何一個軟件設計的難題都可以通過增加一個抽象層來解決
——題記
我們的系統開發中，經常遇到一些難辦的事情，比如，一臺linux服務器上，從源裏安裝了一套apache+php+mysql，然後另外一個管理員發現其中一個php項目的php版本不夠，就編譯安裝了一套新的php，然後將apache的php配置鏈過來。但php的配置要修改的話，就十分麻煩。
還有，像linux編譯安裝軟件，如果安裝好後，工程刪掉，再想移除安裝的文件就十分困難。
目前並沒有非常好的方式來讓軟件不產生垃圾文件，那麼這個原因可能就是操作系統對文件系統的管理並不十分先進，我們設計了一套虛擬文件系統來解決操作系統的諸多問題。
虛擬文件系統整體設計
虛擬文件系統是相對於真實文件系統而言的，虛擬文件系統不是磁盤文件的組織格式，而是抽象出來的文件樹的集合。例如在Windows下，真實文件系統可能是這樣的：
C:\
C:\program files\
C:\windows\
C:\users\
...但虛擬文件系統，更像是Windows中庫的概念，是一組文件夾的集合，而且你可以通過api，動態的向其中增加或移除對應的目錄。
虛擬文件系統的目錄結構是仿照linux的，是按照功能區分，而不是物理結構區分。
例如：
/os/ # 對應C:\windows
/software/ # 對應C:\program files\ 、 D:\program files\
/software/office/10/ # 對應C:\program files\office10這樣的結構，在各種系統上，都能存在相同的抽象結構，從而，我們開發跨平臺程序，不再需要考慮文件系統結構的問題。
這樣設計的好處
首先是軟件易移動，在實目錄結構的情況下，軟件可能被其他軟件引用，那麼想移動軟件，就十分困難，但在虛擬文件系統下，由於多了一層映射，可以非常方便的修改映射路徑。如果你的C盤使用滿了，那麼只需要簡單的將一部分文件拷貝到D盤，重新指定路徑映射，不再需要進行任何其他操作。
其次是可以整合環境變量的功能。
linux下環境變量並不是十分關鍵，其原因就是在文件系統下，每款軟件幾乎都有固定的安裝位置，所以有時可以減少環境變量的指定。而通過虛擬文件系統，爲每款軟件分配獨立的路徑規則就可以，無需使用環境變量就可以方便的找到對應的軟件。
跨平臺設計
虛擬文件系統由於封裝了底層的文件系統，實際上可以進行跨平臺設計，抽象出一套通用的跨平臺的文件路徑模式，提供通用的接口來進行底層文件處理。
包括路徑的轉換工作，在不同平臺下，應該轉換爲不同的路徑格式。
設計思路可以參考Qt的跨平臺文件系統設計。
文件目錄映射設置
提供虛擬目錄瀏覽器進行查看，
提供編輯的接口，可以向任意一個虛擬目錄中，添加任意的真實目錄、真實文件。也可以移出一個目錄下的部分內容。
還可遍歷檢索全部的虛擬目錄，自動去除不存在的真實目錄和文件。
在虛擬目錄查看器下，也可以查看實目錄，並且進行實目錄移動時，會自動修改虛擬目錄的鏈接。
虛擬目錄和實目錄模式的兼容
在添加虛擬目錄後，出現了一系列問題，首先，軟件工作的訪問文件的目錄是實目錄，還是虛擬目錄。
答案是看你使用哪套接口，軟件訪問文件系統，必然是通過編程接口來的，如果使用系統底層的編程接口，那麼自然是使用實目錄，如果使用新的動態庫進行的文件系統訪問，那麼就是訪問虛擬目錄。
一般，我們推薦使用虛擬路徑進行訪問，這樣軟件即使被移動，那麼虛擬目錄依舊可以被重定向。
其次的問題就是當前目錄和控制檯的問題，我們一款軟件工作的當前目錄可以是虛擬目錄嗎？
我想答案是不可以，也沒有必要，當前目錄的作用一般是一些工具類軟件，爲了確定當前工作路徑的位置，這樣方便尋找要進行操作的文件。而虛擬目錄的作用，往往是爲了讓軟件能夠清楚系統中的其他軟件的位置，爲了在控制檯下能夠使用虛擬目錄，那麼我們需要一個虛擬目錄控制檯，但我個人不覺得這個設計有意義，因爲控制檯也是一樣，沒必要非得運行在虛擬目錄下。
虛擬文件系統和註冊表
其實windows的註冊表有部分虛擬目錄的功能，放置配置文件，設置路徑參數等等，幾乎是windows程序的配置檔案集合。
但我個人很討厭註冊表的設計，因爲他有個關鍵的問題是，用戶很難去手動的瀏覽和配置相關係統信息，也就是說，他的抽象層次太底層，而且註冊表的設計方式，更像是一個大配置文件庫，誰都可以放，而刪除相關的配置信息時，又百般困難，如果註冊表有表項殘留，那麼很可能會造成一款軟件的安裝失敗。
我不希望虛擬文件系統有配置參數的功能，我只希望它作爲一款抽象的文件系統，爲用戶提供訪問的控制，權限管理，目錄映射，目錄移動，自動無效目錄刪除等操作。要求其穩健、簡單，讓用戶可以通過GUI方便的控制即可。
虛擬文件的多用戶切換
雖然我們現在一款電腦往往只有一個用戶，但畢竟用戶組的概念對計算機還是十分重要的，畢竟一款軟件若能爲不同用戶提供不同的配置，確實是非常的方便。而現在，這些都放到用戶的文件夾中，既不好管理，卸載時又難以刪除。若啓用虛擬文件系統，那麼方便了，我們可以設置兩部分的虛擬文件配置，一部分是系統全局路徑配置對所有用戶都有效，一部分是用戶獨有配置，只對當前用戶有效，那麼在用戶切換時，我們可以切換相應虛擬文件配置。於是不同用戶的虛擬文件路徑沒變，但其中的內容卻變了。
總結
虛擬文件系統的設計，是針對當前操作系統中配置難，軟件管理難的問題提出的，相當於是在傳統文件系統上增加了一部分抽象層。由於幾乎沒有桌面軟件不依賴文件系統，所以推廣這款虛擬文件系統是很難的。不過我希望通過建立跟這個設計相符的軟件包管理器，然後將這種軟件包格式進行推廣，逐漸讓大家瞭解到虛擬文件系統的優勢，也能逐步將傳統的文件系統的濫用降低，從而最終形成，只有特定有root權限的軟件可以讀寫全部路徑，以及只有經過root用戶授權後的任意路徑寫入存在，其他默認路徑讀取都是通過靈活的虛擬路徑進行訪問的方式。
本文純屬個人對操作系統的設計觀點，可能有很多地方考慮不周，如有其他意見建議，歡迎批評指正及討論。
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