前言
之前文章都一直在讲SQLite的API接口和事务，这篇文章就来讲一讲SQLite VFS的一些源码部分，在官网（www.sqlite.org/vfs.html）上有关于VFS的详细文档也参考，如果本人看的不过瘾的话，可以自行前往。
VFS也就是所谓的虚拟文件系统，因为sqlite3是夸平台的，所以运行在不同的平台上需要兼容不同的文件系统，这就是VFS的任务了，VFS就是对不同的文件系统做一个统一的接口。
简介
我们先看一张SQLite软件层次结构：
SQLite库的内部层次结构就是上图的组件栈。Tokenizer，Parser和Code Generator组件用于处理SQL语句并将它们转换为虚拟机语言或字节代码的可执行程序。
简单地说，这三个前三层实现了 sqlite3_prepare_v2（）。前三层生成的字节代码是预准备语句。我在第2篇文章就已经讲到过SQlite学习（C/C++接口介绍），虚拟机模块负责运行SQL语句字节代码。
B-Tree模块将数据库文件存储到具有有序键和具体对数性能的多个键/值存储中（其实也就是B+树）深入理解SQLite（3）体系架构。
Pager模块负责将数据库文件的页面加载到内存中，用于实现和控制事务，以及创建和维护防止崩溃或电源故障后数据库损坏的日志文件。
OS接口是一个抽象，它提供了一组通用的实现方式，使SQLite能够适配不同的操作系统。OS层位于最底层，是和系统的磁盘文件存储直接打交道，在OS层里封装了VFS。简单地说，底部的四层实现了 sqlite3_step（）。
VFS结构组成
先来直接看定义，VFS结构体，sqlite3_vfs：
typedef struct sqlite3_vfs sqlite3_vfs;
typedef void (*sqlite3_syscall_ptr)(void);
struct sqlite3_vfs {
int iVersion; /* Structure version number (currently 3) */
int szOsFile; /* Size of subclassed sqlite3_file */
int mxPathname; /* Maximum file pathname length */
sqlite3_vfs *pNext; /* Next registered VFS */
const char * zName; /* Name of this virtual file system */
void *pAppData; /* Pointer to application-specific data */
int (*xOpen)(sqlite3_vfs*, const char *zName, sqlite3_file*,
int flags, int *pOutFlags);
int (*xDelete)(sqlite3_vfs*, const char *zName, int syncDir);
int (*xAccess)(sqlite3_vfs*, const char *zName, int flags, int *pResOut);
int (*xFullPathname)(sqlite3_vfs*, const char *zName, int nOut, char *zOut);
void *(*xDlOpen)(sqlite3_vfs*, const char *zFilename);
void (*xDlError)(sqlite3_vfs*, int nByte, char *zErrMsg);
void (*(*xDlSym)(sqlite3_vfs*,void*, const char *zSymbol))(void);
void (*xDlClose)(sqlite3_vfs*, void*);
int (*xRandomness)(sqlite3_vfs*, int nByte, char *zOut);
int (*xSleep)(sqlite3_vfs*, int microseconds);
int (*xCurrentTime)(sqlite3_vfs*, double*);
int (*xGetLastError)(sqlite3_vfs*, int, char *);
/*
** The methods above are in version 1 of the sqlite_vfs object
** definition. Those that follow are added in version 2 or later
*/
int (*xCurrentTimeInt64)(sqlite3_vfs*, sqlite3_int64*);
/*
** The methods above are in versions 1 and 2 of the sqlite_vfs object.
** Those below are for version 3 and greater.
*/
int (*xSetSystemCall)(sqlite3_vfs*, const char *zName, sqlite3_syscall_ptr);
sqlite3_syscall_ptr (*xGetSystemCall)(sqlite3_vfs*, const char *zName);
const char *(*xNextSystemCall)(sqlite3_vfs*, const char *zName);
/*
** The methods above are in versions 1 through 3 of the sqlite_vfs object.
** New fields may be appended in future versions. The iVersion
** value will increment whenever this happens.
*/
};
解释下：
- int szOsFile： file结构体的大小，继承自sqlite3_file，分配空间时要用
- sqlite3_vfs *pNext;：指向下一个vfs节点的指针
- const char * zName：vfs的名称
- void *pAppData：这个指针指向一个存储了各种文件io操作方法的结构体地址，举例，win平台下的结构体是：
typedef struct winVfsAppData winVfsAppData;
struct winVfsAppData {
const sqlite3_io_methods *pMethod; /* The file I/O methods to use. */
void *pAppData; /* The extra pAppData, if any. */
BOOL bNoLock; /* Non-zero if locking is disabled. */
};
static winVfsAppData winAppData = {
&winIoMethod, /* pMethod */
0, /* pAppData */
0 /* bNoLock */
};
要实现一个VFS实体，就是实现sqlite3_vfs和sqlite3_io_methods结构体里的一系列方法，即函数指针的实体函数的实现，sqlite3_file结构体作为一个文件句柄的传入参数，在open时会将sqlite3_file指针强制转为特定的file指针，该file结构体从sqlite3_file继承，感觉有点像C++，sqlite3_file相当于一个基类，在不同VFS下有不同的派生类。
题外话：这种面向接口的编程思想，很多开源代码都会采用，当然我们在开发中也可以学以致用。
VFS的类型
在win下的vfs有：win32、win32-longpath、win32-none和win32-longpath-none，默认使用的是win32 vfs；
在类unix系统下的vfs有unix、unix-dotfil、unix-excl、unix-none等，默认使用的是unix vfs。s
qlite3内核在初始化时调用sqlite3_os_init()函数来注册vfs，sqlite3_os_init()在不同系统下有不同的实现。
除了上面这些在test文件里还实现了一些其他的vfs如：
- test_demovfs.c：最简单的vfs,可以学习vfs的基本实现
- test_onefile.c：用于嵌入式设备的vfs
- test_quota.c:实现了一个名为quota的vfs、功能暂时不清楚，具体见官方文档
- test_multiplex.c:这个vfs好像是用来处理大文件，具体见官方文档
- test_journal.c：这个vfs主要测试回滚日志的存储
- test_vfs.c：这个文件主要实现文件系统出错的模拟
VFS注册和使用
如果vfs没有在sqlite3_os_init()里注册，那么就要使用sqlite3_vfs_register函数来注册，其实现如下：
int sqlite3_vfs_register(sqlite3_vfs *pVfs, int makeDflt){
MUTEX_LOGIC(sqlite3_mutex *mutex;)
#ifndef SQLITE_OMIT_AUTOINIT
int rc = sqlite3_initialize();
if( rc ) return rc;
#endif
#ifdef SQLITE_ENABLE_API_ARMOR
if( pVfs==0 ) return SQLITE_MISUSE_BKPT;
#endif
MUTEX_LOGIC( mutex = sqlite3MutexAlloc(SQLITE_MUTEX_STATIC_MASTER); )
sqlite3_mutex_enter(mutex);
vfsUnlink(pVfs);
if( makeDflt || vfsList==0 ){
pVfs->pNext = vfsList;
vfsList = pVfs;
}else{
pVfs->pNext = vfsList->pNext;
vfsList->pNext = pVfs;
}
assert(vfsList);
sqlite3_mutex_leave(mutex);
return SQLITE_OK;
}
这个函数的传入参数为要注册的vfs地址pVfs和makeDflt，将pVfsv存储到链表中，vfsList为头节点，如果makeDflt不为0，那么pVfs作为头节点，否则pVfs指向头节点的下一个节点，这里添加节点时需要加锁，防止多线程时被重入。
注册后就可以通过调用sqlite3_open_v2()来替换vfs，下面以demo vfs为示例：
sqlite3_vfs_register(sqlite3_demovfs(), 1);//注册
int rc = sqlite3_open_v2("demo.db", &db, SQLITE_OPEN_READWRITE, "demo");//使用demo vfs替换默认的vfs
END
