虚拟文件系统——更好的文件抽象层

任何一个软件设计的难题都可以通过增加一个抽象层来解决

——题记

我们的系统开发中，经常遇到一些难办的事情，比如，一台linux服务器上，从源里安装了一套apache+php+mysql，然后另外一个管理员发现其中一个php项目的php版本不够，就编译安装了一套新的php，然后将apache的php配置链过来。但php的配置要修改的话，就十分麻烦。

还有，像linux编译安装软件，如果安装好后，工程删掉，再想移除安装的文件就十分困难。

目前并没有非常好的方式来让软件不产生垃圾文件，那么这个原因可能就是操作系统对文件系统的管理并不十分先进，我们设计了一套虚拟文件系统来解决操作系统的诸多问题。

虚拟文件系统整体设计

虚拟文件系统是相对于真实文件系统而言的，虚拟文件系统不是磁盘文件的组织格式，而是抽象出来的文件树的集合。例如在Windows下，真实文件系统可能是这样的：

C:C:\program filesC:\windowsC:\users...

但虚拟文件系统，更像是Windows中库的概念，是一组文件夹的集合，而且你可以通过api，动态的向其中增加或移除对应的目录。

虚拟文件系统的目录结构是仿照linux的，是按照功能区分，而不是物理结构区分。

例如：

/os/                    # 对应C:\windows
/software/              # 对应C:\program files\ 、 D:\program files/software/office/10/    # 对应C:\program files\office10

这样的结构，在各种系统上，都能存在相同的抽象结构，从而，我们开发跨平台程序，不再需要考虑文件系统结构的问题。

这样设计的好处

首先是软件易移动，在实目录结构的情况下，软件可能被其他软件引用，那么想移动软件，就十分困难，但在虚拟文件系统下，由于多了一层映射，可以非常方便的修改映射路径。如果你的C盘使用满了，那么只需要简单的将一部分文件拷贝到D盘，重新指定路径映射，不再需要进行任何其他操作。

其次是可以整合环境变量的功能。

linux下环境变量并不是十分关键，其原因就是在文件系统下，每款软件几乎都有固定的安装位置，所以有时可以减少环境变量的指定。而通过虚拟文件系统，为每款软件分配独立的路径规则就可以，无需使用环境变量就可以方便的找到对应的软件。

跨平台设计

虚拟文件系统由于封装了底层的文件系统，实际上可以进行跨平台设计，抽象出一套通用的跨平台的文件路径模式，提供通用的接口来进行底层文件处理。

包括路径的转换工作，在不同平台下，应该转换为不同的路径格式。

设计思路可以参考Qt的跨平台文件系统设计。

文件目录映射设置

提供虚拟目录浏览器进行查看，

提供编辑的接口，可以向任意一个虚拟目录中，添加任意的真实目录、真实文件。也可以移出一个目录下的部分内容。

还可遍历检索全部的虚拟目录，自动去除不存在的真实目录和文件。

在虚拟目录查看器下，也可以查看实目录，并且进行实目录移动时，会自动修改虚拟目录的链接。

虚拟目录和实目录模式的兼容

在添加虚拟目录后，出现了一系列问题，首先，软件工作的访问文件的目录是实目录，还是虚拟目录。

答案是看你使用哪套接口，软件访问文件系统，必然是通过编程接口来的，如果使用系统底层的编程接口，那么自然是使用实目录，如果使用新的动态库进行的文件系统访问，那么就是访问虚拟目录。

一般，我们推荐使用虚拟路径进行访问，这样软件即使被移动，那么虚拟目录依旧可以被重定向。

其次的问题就是当前目录和控制台的问题，我们一款软件工作的当前目录可以是虚拟目录吗？

我想答案是不可以，也没有必要，当前目录的作用一般是一些工具类软件，为了确定当前工作路径的位置，这样方便寻找要进行操作的文件。而虚拟目录的作用，往往是为了让软件能够清楚系统中的其他软件的位置，为了在控制台下能够使用虚拟目录，那么我们需要一个虚拟目录控制台，但我个人不觉得这个设计有意义，因为控制台也是一样，没必要非得运行在虚拟目录下。

虚拟文件系统和注册表

其实windows的注册表有部分虚拟目录的功能，放置配置文件，设置路径参数等等，几乎是windows程序的配置档案集合。

但我个人很讨厌注册表的设计，因为他有个关键的问题是，用户很难去手动的浏览和配置相关系统信息，也就是说，他的抽象层次太底层，而且注册表的设计方式，更像是一个大配置文件库，谁都可以放，而删除相关的配置信息时，又百般困难，如果注册表有表项残留，那么很可能会造成一款软件的安装失败。

我不希望虚拟文件系统有配置参数的功能，我只希望它作为一款抽象的文件系统，为用户提供访问的控制，权限管理，目录映射，目录移动，自动无效目录删除等操作。要求其稳健、简单，让用户可以通过GUI方便的控制即可。

虚拟文件的多用户切换

虽然我们现在一款电脑往往只有一个用户，但毕竟用户组的概念对计算机还是十分重要的，毕竟一款软件若能为不同用户提供不同的配置，确实是非常的方便。而现在，这些都放到用户的文件夹中，既不好管理，卸载时又难以删除。若启用虚拟文件系统，那么方便了，我们可以设置两部分的虚拟文件配置，一部分是系统全局路径配置对所有用户都有效，一部分是用户独有配置，只对当前用户有效，那么在用户切换时，我们可以切换相应虚拟文件配置。于是不同用户的虚拟文件路径没变，但其中的内容却变了。

总结

虚拟文件系统的设计，是针对当前操作系统中配置难，软件管理难的问题提出的，相当于是在传统文件系统上增加了一部分抽象层。由于几乎没有桌面软件不依赖文件系统，所以推广这款虚拟文件系统是很难的。不过我希望通过建立跟这个设计相符的软件包管理器，然后将这种软件包格式进行推广，逐渐让大家了解到虚拟文件系统的优势，也能逐步将传统的文件系统的滥用降低，从而最终形成，只有特定有root权限的软件可以读写全部路径，以及只有经过root用户授权后的任意路径写入存在，其他默认路径读取都是通过灵活的虚拟路径进行访问的方式。

本文纯属个人对操作系统的设计观点，可能有很多地方考虑不周，如有其他意见建议，欢迎批评指正及讨论。

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