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Fuse说明，内核文档
FUSE系统IO模式
FUSE 性能评测
关于Fuse文件系统：
FUSE (Filesystem in Userspace) is an interface for userspace programs to export a filesystem to the Linux kernel. The FUSE project consists of two components: the fuse kernel module (maintained in the regular kernel repositories) and the _libfuse_userspace library (maintained in this repository). libfuse provides the reference implementation for communicating with the FUSE kernel module.
A FUSE file system is typically implemented as a standalone application that links with libfuse. libfuse provides functions to mount the file system, unmount it, read requests from the kernel, and send responses back. libfuse offers two APIs: a "high-level", synchronous API, and a "low-level" asynchronous API. In both cases, incoming requests from the kernel are passed to the main program using callbacks. When using the high-level API, the callbacks may work with file names and paths instead of inodes, and processing of a request finishes when the callback function returns. When using the low-level API, the callbacks must work with inodes and responses must be sent explicitly using a separate set of API functions.
FUSE 宏观调用：
以open为例，整个调用的过程如下：
1- 用户态app调用glibc open接口，触发sys_open系统调用。
2- sys_open 调用fuse中inode节点定义的open方法。
3- inode中open生成一个request消息，并通过/dev/fuse发送request消息到用户态libfuse。
4- Libfuse调用fuse_application用户自定义的open的方法，并将返回值通过/dev/fuse通知给内核。
5- 内核收到request消息的处理完成的唤醒，并将结果放回给VFS系统调用结果。
6- 用户态app收到open的返回结果。
FUSE 包含两个大的发行版本：fuse2 和 fuse3 ,那么fuse2 和 fuse3之间有什么区别呢？（What exactly is the difference between fuse2 and fuse3?）
FUSE 安装
FUSE 安装分为两种方式，一种是 编译安装，另外一张是通过包管理软件（YUM）进行安装。编译安装按照官方教程安装即可。
我使用的操作系统是 Fedora 29, 所以尝试使用yum进行安装：
首先使用rpm 命令查一下当前系统是否已经安装了fuse:
代码语言：javascript复制[root@docker 4.19.13-300.fc29.x86_64]# rpm -aq | grep fuse
fuse-common-3.2.3-14.fc29.x86_64
fuse-2.9.7-14.fc29.x86_64
fuse-libs-2.9.7-14.fc29.x86_64
glusterfs-fuse-5.2-1.fc29.x86_64
gvfs-fuse-1.38.1-1.fc29.x86_64
zfs-fuse-0.7.2.2-6.fc27.x86_64可见已经安装好了，当前系统中使用的是fuse的2.9.7版本，并且是有相应的库。所以算是已经安装好了。如果系统中没有上述安装包，可以使用yum进行安装。
代码语言：javascript复制[root@docker 4.19.13-300.fc29.x86_64]# yum search fuse
Last metadata expiration check: 1:10:16 ago on Sat 12 Jan 2019 10:13:49 PM CST.
============================================================================ Summary & Name Matched: fuse ============================================================================
fuse.x86_64 : File System in Userspace (FUSE) v2 utilities
fuse.x86_64 : File System in Userspace (FUSE) v2 utilities
fuse-libs.x86_64 : File System in Userspace (FUSE) v2 libraries
fuse-libs.i686 : File System in Userspace (FUSE) v2 libraries
fuse-libs.x86_64 : File System in Userspace (FUSE) v2 libraries
fuse3-libs.i686 : File System in Userspace (FUSE) v3 libraries
fuse3-libs.x86_64 : File System in Userspace (FUSE) v3 libraries
fuse-devel.i686 : File System in Userspace (FUSE) v2 devel files
fuse-devel.x86_64 : File System in Userspace (FUSE) v2 devel files
fuse3-devel.i686 : File System in Userspace (FUSE) v3 devel files
fuse3-devel.x86_64 : File System in Userspace (FUSE) v3 devel files
fuse-common.x86_64 : Common files for File System in Userspace (FUSE) v2 and v3
fuse-common.x86_64 : Common files for File System in Userspace (FUSE) v2 and v3通过自己的需求，安装对应版本的安装包：fuse-common.x86_64 这个软件包在v2和v3两个版本中都能进行使用。当然你也可以查看包里的内容，进一步了解fuse的组成。
fuse 的内核模块也已经内置到操作系统内核之中了：
代码语言：javascript复制[root@docker fuse]# pwd
/lib/modules/4.19.10-300.fc29.x86_64/kernel/fs/fuse
[root@docker fuse]# ls
fuse.ko.xz为了能够开发属于自己的文件系统，还要安装fuse开发包：
代码语言：javascript复制fuse-devel.x86_64 : File System in Userspace (FUSE) v2 devel filesName : fuse-devel
Version : 2.9.7
Release : 14.fc29
Arch : x86_64
Size : 36 k
Source : fuse-2.9.7-14.fc29.src.rpm
Repo : fedora
Summary : File System in Userspace (FUSE) v2 devel files
URL : http://fuse.sf.net
License : LGPLv2
Description : With FUSE it is possible to implement a fully functional filesystem in a
: userspace program. This package contains development files (headers,
: pgk-config) to develop FUSE v2 based applications/filesystems.我们从包描述可以看到，包中包括了一些开发所需要一些头文件, 动态链接库（.so）,pgk-config 文件等。
FUSE 简单使用（DEMO）
high-level API:
代码语言：javascript复制/*
FUSE: Filesystem in Userspace
Copyright (C) 2001-2007 Miklos Szeredi <miklos@szeredi.hu>
This program can be distributed under the terms of the GNU GPL.
See the file COPYING.
gcc -Wall hello.c `pkg-config fuse --cflags --libs` -o hello
*/
#define FUSE_USE_VERSION 26 //先定义, fuse.h中有判断
#include <fuse.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
static const char *hello_str = "Hello World!n";
static const char *hello_path = "/hello";
// 与函数stat()类似，用于得到文件属性，并将其存入到结构体struct stat当中 struct stat *stbuf
static int hello_getattr(const char *path, struct stat *stbuf)
{
int res = 0;
memset(stbuf, 0, sizeof(struct stat)); // 使用memset进行初始化结构体
if (strcmp(path, "/") == 0) {
stbuf->st_mode = S_IFDIR | 0755; // S_IFDIR 用于说明 / 为目录
stbuf->st_nlink = 2;
} else if (strcmp(path, hello_path) == 0) {
stbuf->st_mode = S_IFREG | 0444; // S_IFREG 用于说明/hello 为常规文件
stbuf->st_nlink = 1;
stbuf->st_size = strlen(hello_str); // 设置文件长度为hello_str的长度
} else
res = -ENOENT; // 返回错误信息，没有该文件或者目录
return res; // 成功执行的时候，此函数返回值为 0
}
// 该函数用于读取目录中的内容，并在/目录下增加了. .. hello 三个目录项
static int hello_readdir(const char *path, void *buf, fuse_fill_dir_t filler,
off_t offset, struct fuse_file_info *fi)
{
(void) offset;
(void) fi;
if (strcmp(path, "/") != 0)
return -ENOENT;
/* fill, 其作用是在readdir函数中增加一个目录项
typedef int (*fuse_fill_dir_t) (void *buf, const char *name,
const struct stat *stbuf, off_t off);
*/
filler(buf, ".", NULL, 0);
filler(buf, "..", NULL, 0);
filler(buf, hello_path 1, NULL, 0); //指针 1(/hello), 即增加 hello 目录项，去掉前面的'/'
return 0;
}
// 打开文件函数
static int hello_open(const char *path, struct fuse_file_info *fi)
{
if (strcmp(path, hello_path) != 0)
return -ENOENT;
if ((fi->flags & 3) != O_RDONLY)
return -EACCES;
return 0;
}
// 读文件函数
static int hello_read(const char *path, char *buf, size_t size, off_t offset,
struct fuse_file_info *fi)
{
size_t len;
(void) fi;
if(strcmp(path, hello_path) != 0)
return -ENOENT;
len = strlen(hello_str);
if (offset < len) {
if (offset size > len)
size = len - offset;
memcpy(buf, hello_str offset, size);
} else
size = 0;
return size;
}
// 注册自定义函数
static struct fuse_operations hello_oper = {
.getattr = hello_getattr,
.readdir = hello_readdir,
.open = hello_open,
.read = hello_read, // 读文件函数
};
// 调用 fuse_main , 把控制权交给了fuse
int main(int argc, char *argv[])
{
return fuse_main(argc, argv, &hello_oper, NULL);
}执行：
代码语言：javascript复制挂载：
[root@docker example]# mkdir /tmp/fuse
[root@docker fuse-example]# ./hello /tmp/fuse/
[root@docker fuse-example]# cd /tmp/fuse/
读取文件属性：
[root@docker fuse]# ll
total 0
-r--r--r--. 1 root root 13 Jan 1 1970 hello
读取目录属性：
[root@docker tmp]# ll /tmp/
total 4
drwxr-xr-x. 2 root root 0 Jan 1 1970 fuse
卸载：
[root@docker tmp]# fusermount -u /tmp/fuse
[root@docker tmp]# ls /tmp/fuse/当然你也可以修改代码，对fuse的特性进一步尝试。
low-level API: low-level api 相对于 high-level api 来说，有更好的自由度；high-level相对于 low-level api 则有更简单的api使用，如果阅读过fuse源码过后，使用low-level api将使得可控性更强。下面是hello.c 的low-level api 版本
代码语言：javascript复制/*
FUSE: Filesystem in Userspace
Copyright (C) 2001-2007 Miklos Szeredi <miklos@szeredi.hu>
This program can be distributed under the terms of the GNU GPL.
See the file COPYING.
gcc -Wall hello_ll.c `pkg-config fuse --cflags --libs` -o hello_ll
*/
#define FUSE_USE_VERSION 26
#include <fuse_lowlevel.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
static const char *hello_str = "Hello World!n";
static const char *hello_name = "hello";
static int hello_stat(fuse_ino_t ino, struct stat *stbuf)
{
stbuf->st_ino = ino;
switch (ino) {
case 1:
stbuf->st_mode = S_IFDIR | 0755;
stbuf->st_nlink = 2;
break;
case 2:
stbuf->st_mode = S_IFREG | 0444;
stbuf->st_nlink = 1;
stbuf->st_size = strlen(hello_str);
break;
default:
return -1;
}
return 0;
}
static void hello_ll_getattr(fuse_req_t req, fuse_ino_t ino,
struct fuse_file_info *fi)
{
struct stat stbuf;
(void) fi;
memset(&stbuf, 0, sizeof(stbuf));
if (hello_stat(ino, &stbuf) == -1)
fuse_reply_err(req, ENOENT);
else
fuse_reply_attr(req, &stbuf, 1.0);
}
static void hello_ll_lookup(fuse_req_t req, fuse_ino_t parent, const char *name)
{
struct fuse_entry_param e;
if (parent != 1 || strcmp(name, hello_name) != 0)
fuse_reply_err(req, ENOENT);
else {
memset(&e, 0, sizeof(e));
e.ino = 2;
e.attr_timeout = 1.0;
e.entry_timeout = 1.0;
hello_stat(e.ino, &e.attr);
fuse_reply_entry(req, &e);
}
}
struct dirbuf {
char *p;
size_t size;
};
static void dirbuf_add(fuse_req_t req, struct dirbuf *b, const char *name,
fuse_ino_t ino)
{
struct stat stbuf;
size_t oldsize = b->size;
b->size = fuse_add_direntry(req, NULL, 0, name, NULL, 0);
b->p = (char *) realloc(b->p, b->size);
memset(&stbuf, 0, sizeof(stbuf));
stbuf.st_ino = ino;
fuse_add_direntry(req, b->p oldsize, b->size - oldsize, name, &stbuf,
b->size);
}
#define min(x, y) ((x) < (y) ? (x) : (y))
static int reply_buf_limited(fuse_req_t req, const char *buf, size_t bufsize,
off_t off, size_t maxsize)
{
if (off < bufsize)
return fuse_reply_buf(req, buf off,
min(bufsize - off, maxsize));
else
return fuse_reply_buf(req, NULL, 0);
}
// 读取文件夹目录
static void hello_ll_readdir(fuse_req_t req, fuse_ino_t ino, size_t size,
off_t off, struct fuse_file_info *fi)
{
(void) fi;
if (ino != 1)
fuse_reply_err(req, ENOTDIR);
else {
struct dirbuf b;
memset(&b, 0, sizeof(b));
dirbuf_add(req, &b, ".", 1);
dirbuf_add(req, &b, "..", 1);
dirbuf_add(req, &b, hello_name, 2);
reply_buf_limited(req, b.p, b.size, off, size);
free(b.p);
}
}
// 处理打开操作函数，检查权限
static void hello_ll_open(fuse_req_t req, fuse_ino_t ino,
struct fuse_file_info *fi)
{
if (ino != 2)
fuse_reply_err(req, EISDIR);
else if ((fi->flags & 3) != O_RDONLY)
fuse_reply_err(req, EACCES);
else
fuse_reply_open(req, fi);
}
// 读取函数 返回 hello_str 中的值
static void hello_ll_read(fuse_req_t req, fuse_ino_t ino, size_t size,
off_t off, struct fuse_file_info *fi)
{
(void) fi;
assert(ino == 2);
reply_buf_limited(req, hello_str, strlen(hello_str), off, size);
}
// 注册的自定义函数
static struct fuse_lowlevel_ops hello_ll_oper = {
.lookup = hello_ll_lookup,
.getattr = hello_ll_getattr,
.readdir = hello_ll_readdir,
.open = hello_ll_open,
.read = hello_ll_read,
};
int main(int argc, char *argv[])
{
// FUSE_ARGS_INIT 本身是一个宏函数，用于生成 struct fuse_args 结构体， 结构体在源代码 fuse_opt.h 文件建中定义；
struct fuse_args args = FUSE_ARGS_INIT(argc, argv);
// A communication channel, providing hooks for sending and receiving* messages
struct fuse_chan *ch; // 与 fuse 中 session 相关, 在源代码 fuse_session.c 中进行定义 一个channel
char *mountpoint; // 一个字符串指针
int err = -1; // 错误返回值，默认的返回值为 -1
// fuse_parse_cmdline 是解析命令行参数的一种工具类，他可以解析fuse本身自身的选项，第一个出现的非选项参数被认为是挂载点
// 如果出现多个非选项参数，则认为是错误！
if (fuse_parse_cmdline(&args, &mountpoint, NULL, NULL) != -1 &&
// 挂载， 调用了底层的 fuse_mount_common 函数
(ch = fuse_mount(mountpoint, &args)) != NULL) {
struct fuse_session *se;
// 创建一个session
se = fuse_lowlevel_new(&args, &hello_ll_oper,
sizeof(hello_ll_oper), NULL);
if (se != NULL) {
if (fuse_set_signal_handlers(se) != -1) {
fuse_session_add_chan(se, ch);
err = fuse_session_loop(se); // 处理信息
fuse_remove_signal_handlers(se);
fuse_session_remove_chan(ch);
}
fuse_session_destroy(se);
}
fuse_unmount(mountpoint, ch);
}
// 释放参数占用的空间
fuse_opt_free_args(&args);
return err ? 1 : 0;
}执行：（同样执行和High-level API 相同的操作进行验证）
上面第二个代码，我只注释了很少一部分，因为我还有一部分源码没有看懂，为此我专门写了另外一篇文章来记录我对fuse 示例代码 的注释，等看懂后陆续更新对应注释，希望能帮助你。
FUSE 文件系统 example部分 源码注释 (libfuse 2.9.9)
资源来源自网络，保持更新，转载请注明出处。https://cloud.tencent.com/developer/article/1766726
