如何在 Linux（Ubuntu）下實現一個文件系統？

最近我看了一點關於文件系統的書，操作系統概念，深入理解linux內核等，對linux的文件系統有了大概的了解。就是在VFS下實現各個函數。可是，在具體到怎麼寫代碼，怎麼測試這裡一點頭緒都沒有了。比如，先寫那部分，是掛載函數？還是inode節點。怎麼測試自己寫的對還是錯也不理解。用過vim，c語言程序功底也還有。就是對linux內核級的編程沒有經驗。應該怎樣實現，希望能得到具體的描述。

不如先去讀一個現在 Linux 內核里文件系統的源碼再說。如果是對文件系統設計有興趣，而對 Linux 內核開發技術儲備不足，可以用 fuse 在用戶態做一個試試看。

曾經在自己的內核里簡單實現過minix v1文件系統，因為自己的內核比較小，掛掉就重啟虛擬機還算比較快，所以在調試中反覆重啟用printk調試也還算不上太痛苦。現在想來，花功夫最多的函數其實只有bmap()與namei()這兩個函數，其它的文件系統操作，大多就只剩下對它倆的包裝了。

至於在linux中的文件系統就比較慚愧了，仍未動手實戰過。不過linux的話有kgdb可以用，調試也不一定會太痛苦。

同 @謝然的建議，文件系統在開始階段完全可以放在用戶態來開發及測試，這也是BeOS在開發文件系統時的經驗。依賴的底層api只需要aquire/release/讀/寫磁碟塊就足夠了，這幾個api都很容易在用戶態中模擬。

此外有兩個很有用的工具不得不提一下：

loopback設備: 它可以將一個普通文件映射為一個塊設備。
fsck是天然的自動化測試。

Good Luck

我曾經自己寫過兩個當然只是娛樂性質的我的做法是先找最簡單的當例子先不操作硬碟只操作內存然後逐漸加東西

我也跟著 fleuria 實現了一個 Minix 文件系統。不過同樣也是實現在自己的玩具內核中的。

建議讀一讀 xv6 的文件系統部分（第六章文件系統），儘管它實現的不是 Minix，可是兩者相差不多，要將 xv6 中的代碼改成 Minix 的，可以參考下我的文章：Minix v1 文件系統的實現。

對於用戶態的話，只要將驅動層面上的 iderw() 換成對虛擬磁碟文件的讀寫就好了。上層代碼幾乎不需要更改。

個人覺得Linux 經典的文件系統 minix/ext2/ext3 你去看他們的源碼，尤其是早期的，你會發現其實都是差不多的[都是在原來的基礎改的]

如果你自己實現一個，單純的為了學習的話，其實可以參照minix寫個簡單的。

另外我覺得其實你自己寫個其實也沒有多大意義，直接投入到現在ext4/btrfs/xfs的維護中去不是更好。

題主可以先不涉及linux的內核操作，因為上來就這麼做，難度太大。可以循序漸進，先把文件系統組織/管理文件的功能實現，體驗文件系統的精髓，寫一個去除底層驅動的文件系統。

具體做法是：系統由本地文件承載，以文件讀寫代替磁碟讀寫。

我剛上傳了一個仿linux虛擬文件系統，給題主參考： windcode/os_filesystem

我是在windows下實現的，不過忽略底層驅動的話，道理是一樣的。

雖然是好幾年前的問題了，最近在寫一個minix v1鏡像的讀寫工具，說說自己的心得吧。把鏡像看成一個有n個1024位元組長度的大數組typedef char (*img_t)[1024]，這樣bread bwrite就可以模擬做邏輯塊讀寫，再上層就是索引節點邏輯塊分配回收函數，再上層就是文件目錄的讀寫，這裡關鍵的一個函數是bmap也就是文件偏移處數據所在的邏輯塊。

寫個wrapfs，可以加深理解。用戶態用fuse也很不錯。