如何理解 Linux 当中 “一切皆文件“

我们在 操作系统 当中的所有操作，包括对文件的所有操作，最终其实都是 通过 进程来实现的。

我们想象我们实现的各种C/C++ 程序，或者是各种语言实现的程序，本质上都是要 编译形成 可执行文件，然后操作系统把这个可执行文件 变成进程，在我们看来就是这个程序跑起来了。

而基本的文件上的操作，基本上都依赖于进程来操作，想想我们在 windows 当中要修改一个文件，也是使用 记事本 ，word 等等的软件来修改的。

进程也是我们和操作系统之间，打交道 最为频繁使用的一种方式。

 而对于 显示器，键盘，网卡，磁盘等等这些外设，就算这些外设 在物理实现上是有很大差别的。但是，他们在方法的种类上是大同小异的。 磁盘 ，键盘 ，显示器都是有读写 操作的，只不过 磁盘有读有写，显示器只有写，键盘只有读，网卡也有读写。

操作系统为了能更好的管理这些个 外设，和 软件，都会为这些 设备 创建一个 描述方法，就是使用 struct 结构体来把这些设备的各种属性 保存起来，方便管理，管理的方式也简单，就是利用某种数据结构，把这些个 设备的 结构体对象按照某种算法链接起来，这过程叫组织。也就有了 -- 先描述在组织的方式 。

而 这些外设，一定是有自己的 读写方法的。磁盘 有自己的 读写方法；显示器有自己的写方法，向显示器当中写数据；······

所以，在冯诺依曼体系结构当中的外设，都是有自己的 读写方法的。这也是我们想说的 IO设备。

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所以，在操作系统看来，这些个 外设设备，其实都是 文件。我们要想访问一个 外设，在操作系统看来，其实我们就是想访问一个文件；所以访问文件的操作其实都是 通过 进程的方式去访问的。

将来，用户使用进程想打开某一个 外设之时，操作系统就是以 打开文件的方式给我们打开这个外设的，也就是使用 open（）之类的函数来打开这个文件。

操作系统给每一个打开的文件，都创建一个数据结构 -- file_struct 。

那么，这些文件被用户进行读写操作，实际上就是要调用这个 设备的 读写方法（函数），Linux 如何 对上述情况进行解释呢？

其实，在 Linux 当中使用一个了数据结构 -- struct operation_func 。这个结构体。这个结构体的地址，一般在 文件对象当中就有保存，在这个结构体当中存储了 这个 设备的 各种对应 方法（函数）的 函数指针。

以后，只要是 要打开一个文件，除了会创建这个 文件的 文件结构体对象之外，还会创建一个 方法集合（函数集合）的 结构体，在这个结构体当中存储的是 这个外设的各种对应 方法（函数）的 函数指针。

通过  struct operation_func 这个结构体当中的函数指针，找到 这些外设 的 各种方法，所以我们把这个 结构体称之为 方法集。

 然后，进程通过 自己的 文件描述符表，当中保存的 文件对象首地址，找到各个 被打开的文件的文件对象。在这个文件对象当中就存储了一个 类似 *f_ops 的 指针，指向 这个文件的方法集 --  struct operation_func   结构体。

然后就能进行各种 对于外设的操作了。

所以，对于进程来说，也有read（）和 write（）之类的函数接口，在这个接口当中，通过指针的调用，来访问到 底层 外设的 方法：

 各个 文件对象当中的 各个方法，都有这样的类似的 调用接口，这样的话，实现不同指针调用方式，就可以调用不同的 外设硬件的 方法，从而操作这些 外设。

那么，在用户看来，就只调用了 这 一个 read （）函数，就完成了 对外设的访问，这不就和 在代码当中访问 文件的方式是一样的吗？

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总结一下，什么叫一切皆文件？

其实就是 ，操作系统 帮我们在文件层面，封装了一层 类似 struct_file 这样的 文件结构体对象，文件当中有一个指针，指向另一个结构体，在这个结构体当中存储了 不同设备的 各种 方法，这个结构体就是 方法集。利用函数指针的方式，来间接的把 底层 外设硬件的各种方法 进行 汇总；

上层在使用这些方法之时，根本不关心底层 外设硬件的 各种方法是如何实现的，直接通过 文件对象 通过指针 来访问到这些 外设的方法即可。

所以，在进程层面，用户在调用之时，调用 read（）这些函数，这些函数当中 有 各种设备的 各种方法的 函数指针指向，直接通过这个指针指向来调用即可。不关心中间的过程。

所以，在用户看来，Linux 一切皆文件。 

 我们把 文件对象这一层，也就是 struct_file 这一层，称之为 -- VFS。（虚拟文件系统）

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举个例子，如果 网卡这个设备 先要被打开的话，那么必须要给 操作系统提供自己的 驱动程序，也就是各种方法。然后操作系统为这个网卡创建 这个 网卡的 文件对象 -- struct_file。

同样，网卡也有自己的方法指针集。这些的结构体对象，按照 上述我们说过的方式连接起来，将来，某一个 进程 像打开网卡访问，只需要 调用 封装好的 方法，在这些方法当中其实就是 一些 指针的调用。

用户看来也是文件。

其实，从上层 文件对象 -> 方法集合 -> 外设的方法调用 -> 不同的外设。这个过程其实就类似 继承的关系，文件对象就是 基类，往后的 方法集合 ， 各种外设 其实都可以看做是 这个 文件对象的 派生类。

在用户从 基类 （文件对象 或者是 进程）看来，都是在访问一个文件，但是访问不同文件，可以调用到 不同的 外设，调用到 不同的 外设方法，这不就是多态吗？

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 我们来查看源码：