linux一切对象皆文件,为什么说Linux下“一切皆文件”?
前言:接觸Linux的同志們都聽過一句話:“Linux下一切皆文件”。“一切皆是文件”是 Unix/Linux 的基本哲學之一,那么為什么Linux在一切皆文件呢?
0.一切皆文件
首先,在windows中是文件的東西,它們在linux中也是文件,其次一些在windows中不是文件的東西, 比如進程, 磁盤, 也被抽象成了文件.。你可以使用訪問文件的方法訪問它們獲得信息。甚至一些很離譜的東西,比如管道,也是文件。甚至類似于socket(套接字)這樣的東西, 使用的接口跟文件接口也是一致的。
這樣做最明顯的好處是,開發者僅需要使用一套 API 和開發工具即可調取 Linux 系統中絕大部分的資源。舉個簡單的例子,Linux 中幾乎所有讀(讀文件,讀系統狀態,讀 socket,讀PIPE)的操作都可以用read函數來進行;幾乎所有更改(更改文件,更改系統參數,寫 socket,寫 PIPE)的操作都可以用write函數來進行。
不利之處在于,使用任何硬件設備都必須與根目錄下某一目錄執行掛載操作,否則無法使用。我們知道,本身Linux具有一個以根目錄為樹根的文件目錄結構,每個設備也同樣如此,它們是相互獨立的。如果我們想通過Linux上的根目錄找到設備文件的目錄結構,就必須將這兩個文件系統目錄合二為一,這就是掛載的真正含義。
1.虛擬文件系統VFS
VFS是一種用于網絡環境的分布式文件系統,是允許和操作系統使用不同的文件系統<1>實現的接口。虛擬文件系統(VFS)是物理文件系統與服務之間的一個接口層,它對Linux的每個文件系統的所有細節進行抽象,使得不同的文件系統在Linux核心以及系統中運行的其他進程看來,都是相同的。嚴格說來,VFS并不是一種實際的文件系統。它只存在于內存中,不存在于任何外存空間。VFS在系統啟動時建立,在系統關閉時消亡。(cite from百度百科)
比較晦澀難懂是不是?那么換一種描述:虛擬文件系統使得Linux可以存在多個“實際的文件系統”,比如分區1是ext2,分區2是ext3,分區3是fat32。那么每個“實際的文件系統”的結構和操作方式是不一樣的。如果是這樣的話用戶怎么去操作它們呢?總不能每種不同的文件系統都采用不同的方法吧,那么這個時候就需要VFS作為中間層!用戶直接控制VFS,VFS再去控制各個文件系統。
2.VFS存在的意義
可歸結為以下四點:對應用層提供一個標準的文件操作接口;
對文件系統提供一個標準的接口,以便其他操作系統的文件系統可以方便地移植到Linux上;
VFS內部則通過一系列高效的管理機制,比如inode cache, dentry cache 以及文件系統的預讀等技術,使得底層文件系統不需沉溺到復雜的內核操作,即可獲得高性能;
此外VFS把一些復雜的操作盡量抽象到VFS內部,使得底層文件系統實現更簡單。
標注
<1>文件系統(一般可以分為以下幾類)
網絡文件系統,如 nfs、cifs、cdoa、afs等網絡文件系統磁盤文件系統,如ext2/ext3/ext4文件系統;特殊文件系統,如 proc、sysfs、ramfs、tmpfs、pipe文件系統等。
總結
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