Linux 内核 VFS 子系统深度分析

概述

本文档是 Linux 内核 VFS (Virtual File System) 的全面深度分析，涵盖从系统调用到具体文件系统的完整架构。

目录结构

核心框架

• VFS 核心数据结构
• VFS 抽象层 API
• Dentry 缓存
• Inode 管理
• Path 查找

文件操作

• File 操作
• Buffer Cache
• Superblock 管理
• Mount Namespace

程序加载

• Exec 与 Binfmt

具体文件系统

• Ext4 文件系统 (外部链接)

VFS 架构

用户空间
    |
    v
系统调用 (sys_open, sys_read, sys_write, ...)
    |
    v
VFS 层
    |
    +---> Path 查找 (namei.c)
    |           |
    |           +---> dcache (目录项缓存)
    |           +---> inode (索引节点)
    |
    +---> File 操作 (file.c, open.c)
    |           |
    |           +---> dentry_open()
    |           +---> fget/fput (引用计数)
    |
    +---> Superblock (super.c)
    |           |
    |           +---> alloc_super()
    |           +---> sget() / put_super()
    |
    +---> Mount Namespace (namespace.c)
    |           |
    |           +---> copy_tree() / umount_tree()
    |
    v
具体文件系统 (ext4, xfs, btrfs, ...)
    |
    v
块设备层

任务统计

类别	数量
核心框架	5
文件操作	5
程序加载	1
总计	11

来源

本分析基于 Linux 内核源码。

深度分析

• vfs_deep_dive_r1.md - 深度分析 R1: inode, dentry, super_block, file, address_space
• vfs_deep_dive_r2.md - 深度分析 R2: inode_operations, vfs_write, truncate, pagecache, address_space_operations