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linux內(nèi)核虛擬盤(pán)是一種通過(guò)軟件模擬的存儲(chǔ)設(shè)備，它允許用戶(hù)在沒(méi)有硬件設(shè)備的情況下創(chuàng)建一種虛擬的存儲(chǔ)空間來(lái)使用。虛擬盤(pán)通常以文件的形式存在，并在內(nèi)存中和硬盤(pán)之間起到了一個(gè)緩存作用。本文將。
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一、優(yōu)勢(shì)
1. 不需要物理空間
虛擬盤(pán)不需要物理上的存儲(chǔ)空間，因此無(wú)需購(gòu)買(mǎi)存儲(chǔ)設(shè)備，也不需要安裝硬件設(shè)備。通過(guò)虛擬盤(pán)可以節(jié)約成本，同時(shí)也方便了用戶(hù)的使用。
2. 提高了數(shù)據(jù)安全性
虛擬盤(pán)通常以文件的形式存在，因此可以進(jìn)行加密，防止未經(jīng)授權(quán)的人員訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)。虛擬盤(pán)不需要物理存儲(chǔ)空間，因此在發(fā)生硬件故障時(shí)，也不會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失。
3. 提高了系統(tǒng)效率
虛擬盤(pán)使用內(nèi)存和硬盤(pán)之間的緩存技術(shù)，因此可以提高系統(tǒng)的效率。對(duì)于一些需要快速響應(yīng)的應(yīng)用程序，如虛擬機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)等，在虛擬盤(pán)的支持下可以更為流暢地運(yùn)行。
4. 提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性
虛擬盤(pán)可以輕松地進(jìn)行擴(kuò)展，用戶(hù)只需要在虛擬盤(pán)中添加新的文件即可。虛擬盤(pán)的這種可擴(kuò)展性提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。
二、應(yīng)用范圍
1. 虛擬機(jī)存儲(chǔ)
虛擬機(jī)需要一個(gè)虛擬的存儲(chǔ)空間來(lái)存儲(chǔ)虛擬機(jī)文件系統(tǒng)和硬盤(pán)。虛擬盤(pán)可以作為一種虛擬存儲(chǔ)設(shè)備，在虛擬機(jī)中使用，扮演硬盤(pán)的角色，方便用戶(hù)創(chuàng)建虛擬機(jī)和管理虛擬機(jī)。
2. 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)
數(shù)據(jù)庫(kù)需要大量的存儲(chǔ)空間，且對(duì)數(shù)據(jù)的速度和可靠性要求比較高。使用虛擬盤(pán)可以解決大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求，并且虛擬盤(pán)提供的高速緩存也可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行效率。
3. 云存儲(chǔ)
云存儲(chǔ)是當(dāng)前的熱門(mén)話(huà)題，虛擬盤(pán)可以被用來(lái)作為云存儲(chǔ)的一部分。用戶(hù)可以使用虛擬盤(pán)作為文件存儲(chǔ)設(shè)備，來(lái)存儲(chǔ)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上的數(shù)據(jù)。
4. 移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)
移動(dòng)設(shè)備通常存儲(chǔ)空間比較小，但隨著移動(dòng)設(shè)備的普及，用戶(hù)的需求也越來(lái)越多。虛擬盤(pán)可以作為移動(dòng)設(shè)備的存儲(chǔ)空間，如U盤(pán)，在外出時(shí)方便攜帶。
虛擬盤(pán)作為一種虛擬存儲(chǔ)設(shè)備，為用戶(hù)提供了許多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也可以應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如虛擬機(jī)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、云存儲(chǔ)、移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)等。在未來(lái)的發(fā)展中，虛擬盤(pán)將繼續(xù)發(fā)揮其作用，并為用戶(hù)帶來(lái)更多的便利和支持。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- Linux下的虛擬文件系統(tǒng)究竟起到什么作用?
Linux下的虛擬文件系統(tǒng)究竟起到什么作用?
Linux
允許眾多不同的文件系統(tǒng)共存，并支持跨文件系統(tǒng)的文件操作，這是因?yàn)橛刑摂M文件系統(tǒng)的存在。虛擬文件系統(tǒng)，即VFS（Virtual File
System）是 Linux 內(nèi)核中的一個(gè)軟件抽象層。它通過(guò)一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其方法向?qū)嶋H的文件系統(tǒng)如 ext2，vfat
提供接口機(jī)制。本文在簡(jiǎn)要介紹 VFS 的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，以文件 I/O 為切入點(diǎn)深入 Linux 內(nèi)核源代碼，追蹤了 sys_open 和
sys_read 兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的代碼結(jié)構(gòu)，并在追蹤的過(guò)程中理清了跨文件系統(tǒng)的文件操作的基本原理和“一切皆是文件”的口號(hào)得以實(shí)現(xiàn)的根本。
VFS
是一套代碼框架（framework），它處于文件系統(tǒng)的使用者與具體的文件系統(tǒng)之間，將兩者隔離開(kāi)來(lái)。這種引入一個(gè)抽象層次的設(shè)計(jì)思想，即“上層不依罩哪攜賴(lài)
于具體實(shí)現(xiàn)，而依賴(lài)于接口；下層不依賴(lài)于具體實(shí)現(xiàn)，而依賴(lài)于接口”，就是著名的“依賴(lài)反轉(zhuǎn)”，它在 Linux內(nèi)核中隨處可見(jiàn)。
VFS框架的設(shè)計(jì)，需要滿(mǎn)足如下需求：
1、 為上層的用戶(hù)提供統(tǒng)一的文件和目錄的操作接口，如 open, read, write
2、 為下層的具體的文件系統(tǒng)，緩逗定義一系列統(tǒng)一的操作“接口”， 如 file_operations, inode_operations, dentry_operation，而具體的文件系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)這些接口，才能融入VFS框架中。
為此，VFS 需要：
1、 定義一套文件系統(tǒng)的統(tǒng)一概念
2、 在這套概念基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)提供給上層用戶(hù)的操作接口，如 open, read, write 等
3、 提供一套機(jī)制，讓下層的具體的文件系統(tǒng)可融入 VFS 框架中，如文件系統(tǒng)的“注冊(cè)”和“安裝”
。
VFS核心概念
1、 VFS 通過(guò)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)來(lái)管理文件系統(tǒng)，樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是“目錄節(jié)點(diǎn)”
2、 樹(shù)狀結(jié)構(gòu)具有一個(gè)“根節(jié)點(diǎn)”
3、 VFS 通過(guò)“超級(jí)塊”來(lái)了解一個(gè)具體文件系統(tǒng)的所有需要的信息。具體文件系統(tǒng)必須先向VFS注冊(cè)，注冊(cè)后，VFS就可以獲得該文件系統(tǒng)的“超級(jí)塊”。
4、 具體文件系統(tǒng)可被安裝到某個(gè)“目錄節(jié)點(diǎn)”上物伏，安裝后，具體文件系統(tǒng)才可以被使用
5、 用戶(hù)對(duì)文件的操作，就是通過(guò)VFS 的接口，找到對(duì)應(yīng)文件的“目錄節(jié)點(diǎn)”，然后調(diào)用該“目錄節(jié)點(diǎn)”對(duì)應(yīng)的操作接口。
要明白虛擬文件系統(tǒng)之前必須先搞清楚什么是文件。
狹義地說(shuō)，“文件”是指“磁盤(pán)文件”，進(jìn)而可以是有組織有次序地存儲(chǔ)于任何介質(zhì)（包括內(nèi)存）中的一組信息。廣義地說(shuō)，凡是可以產(chǎn)生或消耗信息的都是文件。比方說(shuō)設(shè)備文件、管道、套接字以及/proc目錄下的特殊文件（實(shí)際上只存在信旦乎于內(nèi)存中），這些都是“文件”。磁盤(pán)文件只不過(guò)是個(gè)特例而已，你可以認(rèn)為他是在磁盤(pán)設(shè)備上存儲(chǔ)的、按照一定次序組織在一起的一組相關(guān)的信息。
上面這些是我從書(shū)上抄的，但我自己的看法是，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有內(nèi)核向應(yīng)用程序提供的信息輸入輸出接口都是文件。所以應(yīng)用層看到的“文件”已經(jīng)是作系統(tǒng)抽象過(guò)的一個(gè)輸入輸出接口。拿磁盤(pán)文件來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)用而言它看到的是一個(gè)個(gè)文件按照目錄結(jié)滑悉構(gòu)組織起來(lái)的一棵樹(shù)，但實(shí)際上磁盤(pán)設(shè)備并不知道這么回事兒，它只認(rèn)識(shí)磁頭、柱面和扇區(qū)。從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，應(yīng)用程序看到的文件本身就是虛擬的。所謂的對(duì)文件操作最終都要落實(shí)到磁盤(pán)設(shè)備對(duì)某些扇區(qū)的讀寫(xiě)上，但這些都是內(nèi)核處理的，應(yīng)用程序是看不見(jiàn)這一切的。
知道了廣義的文件系統(tǒng)定義之后就不難理解，作為一個(gè)通用操作系統(tǒng)，linux需要為用戶(hù)程序提供一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)操作界面來(lái)完成對(duì)各種文件的訪(fǎng)問(wèn)。虛擬文件系VFS就是這么一個(gè)統(tǒng)一的、抽象的、虛擬的文件操作界面。你可以認(rèn)為它是應(yīng)用層與驅(qū)動(dòng)層之間的一個(gè)中間層，對(duì)上提供一組標(biāo)準(zhǔn)的接口open/close/read/write/lseek，對(duì)下則又根據(jù)不同遲沖的文件類(lèi)型調(diào)用不同的驅(qū)動(dòng)程序提供的接口完成對(duì)具體設(shè)備的操作。這些操作通常是通過(guò)讀寫(xiě)外設(shè)上（磁盤(pán)也是外設(shè)）的控制寄存器和存儲(chǔ)區(qū)間來(lái)完成的。
不知道我這樣解釋你明白了沒(méi)，要是還不明白可以看看我共享在百度知道上的《Linux內(nèi)核源代碼情景分析》，那里面有更詳細(xì)的說(shuō)明。
VFS的功能包括：紀(jì)錄可用的文件系統(tǒng)的類(lèi)型；將設(shè)備同對(duì)應(yīng)的文件系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)；處理一些面向文件的通用操作；涉及到針對(duì)文件系統(tǒng)的操渣激灶作時(shí)，VFS把它們影射到與控制文件、目錄以及inode相關(guān)的物理文件系統(tǒng)。 當(dāng)某如扮個(gè)進(jìn)程發(fā)布了一個(gè)面向文件的系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，核心將調(diào)用VFS中相應(yīng)的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)處理一些與物理結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的操作，并且把它重定向?yàn)檎鎸?shí)文件系統(tǒng)中相應(yīng)的函數(shù)調(diào)用，后者則用來(lái)處理那些與物理結(jié)構(gòu)相關(guān)的操作。 VFS與實(shí)際文件系統(tǒng)的封裝關(guān)系如下圖所示： VFS MINIX FS VFSinode緩存 VFS目錄緩存 EXT FS EXT2 FS MSDS FS 緩沖存儲(chǔ) I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng) VFS與實(shí)際文件系統(tǒng)的封裝關(guān)系 VFS的源代碼集中在/usr/src/linux/fs目錄下，關(guān)于它鉛孫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述在文件/usr/src/lunux/include/linux/fs.h中。
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