从零写OS（十二）：VFS，让系统调用不认识具体文件系统

Wed, 06 May 2026 12:00:00 +0000

上一章我们写了一个 SimpleFS，可以创建文件、读写内容。但现在有个问题：open() 系统调用直接调的是 fs_create、fs_read 这些 SimpleFS 专属函数。

如果哪天要支持 FAT32，就得去改系统调用的代码。这显然不对。

这一章加一层 VFS（Virtual File System，虚拟文件系统），把系统调用和具体文件系统隔开。

先把概念搞清楚

软件里有句老话：任何问题都可以通过加一层间接层解决。VFS 就是这层间接层。

用户进程
   ↓  open / read / write
  VFS（统一接口）
   ↓              ↓
SimpleFS         FAT32

系统调用只跟 VFS 说话，VFS 再转发给具体 FS。新增一种文件系统，只需要实现 VFS 要求的那几个函数，不动系统调用层。

VFS 要求每种文件系统提供一张函数指针表：

typedef struct {
    int (*read) (...);
    int (*write)(...);
    uint32_t (*lookup)(...);
    uint32_t (*create)(...);
} FileOps;

VFS 调 fops->read(...) 时，实际执行的是哪个函数，取决于挂载时注册的是哪张表。这是 C 语言实现"多态"的标准手法，Linux 内核里到处都是这个模式。

具体 FS 有自己的 inode，VFS 层包一层 vnode，里面放着具体 FS 的 inode 号和对应的函数指针表。对上层完全屏蔽了底层差异。