VFSSchicht

Die VFSSchicht (Virtual File System, kurz VFS) ist ein Kernel-Subsystem in vielen Unix-ähnlichen Betriebssystemen, das eine Abstraktionsschicht zwischen Anwendungsprogrammen und Dateisystemen bereitstellt. Sie ermöglicht es Anwendungen, Dateien und Verzeichnisse über eine einheitliche API zu öffnen, zu lesen und zu schreiben, unabhängig davon, welches konkrete Dateisystem dahinter steht.

Ziel der VFSSchicht ist es, verschiedene Dateisysteme zu integrieren und eine konsistente Schnittstelle bereitzustellen. Dazu definiert sie allgemeine Datenstrukturen und Operationen, die von realen Dateisystemen implementiert werden müssen, wie Inodes, Dentries (Verzeichnis-Einträge) und Superblöcke.

Zu den zentralen Bestandteilen gehören die Funktionsschnittstellen file_operations, inode_operations, address_space_operations und super_operations. Die VFS führt Systemaufrufe wie open, read, write, close, stat oder mmap an die jeweiligen Dateisystem-Implementierungen weiter, die sich in der Regel durch Pointer-Strukturen realisieren.

Pfadauflösung und Mount-Mechanismus arbeiten ebenfalls über die VFS. Die Namei-/Dentry-Logik löst Pfade in Inodes auf, während Mountpunkte und vfsmounts das Einbinden verschiedener Dateisysteme ermöglichen. Caching-Mechanismen der VFS (Dentry-Cache, inode-Cache) verbessern Leistung und Konsistenz.

Vorteile der VFSSchicht sind Portabilität und Flexibilität: Anwendungen können Dateisysteme wechseln, ohne Code zu ändern. Gleichzeitig bringt die Schicht Komplexität und potenzielle Performance-Overheads mit sich, und Fehler in der VFS können sich auf mehrere Dateisysteme auswirken.

Beispiele für vom VFS unterstützte Dateisysteme sind ext4, XFS, Btrfs sowie Netzwerkdateisysteme wie NFS. Die VFSSchicht ist ein grundlegender Baustein moderner Betriebssysteme, der die Vielfalt von Speichermedien und Protokollen vereint.