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一、FUSE简介
FUSE（用户空间文件系统）是这样一个框架，它使得FUSE用户在用户态下编写文件系统成为可能，而不必和内核打交道。FUSE由三个部分组成，linux内核模块、FUSE库以及mount 工具。用户关心的只是FUSE库和mount工具，内核模块仅仅提供kernel的接入口，给了文件系统一个框架，而文件系统本身的主要实现代码位于用户空间中。 FUSE库给用户提供了编程的接口，而mount工具则用于挂在用户编写的文件系统。
FUSE起初是为了研究AVFS(A Virtual Filesystem)而设计的，而现在已经成为SourceForge的一个独立项目，目前适用的平台有Linux, FreeBSD, NetBSD, OpenSolaris和Mac OS X。官方的linux kernel版本到2.6.14才添加了FUSE模块，因此2.4的内核模块下，用户如果要在FUSE中创建一个文件系统，需要先安装一个FUSE内核模块，然后使用FUSE库和API来创建。
二、FUSE特性
? 库文件和 API简单，极大地方便了用户的使用
? 安装简便，不需要加补丁或者重新编译 kernel
? 执行安全，使用稳定
? 高效，相对于其它用户态文件系统实例
? 非特权用户可以使用
? 基于 linux2.4.x 和 2.6.x 内核，现在可以支持JavaTM 绑定，不必限定使用C和C++来编 写文件系统
三、源代码目录
? ./doc 包含FUSE相关文档
? ./include 包含了FUSE API头，对创建文件系统有用，主要用fuse.h
? ./lib 存放FUSE库的源代码
? ./util 包含了FUSE工具库的源代码
? ./example 参考的例子
四、安装
FUSE的源码安装类似于其他软件，只需要在FUSE的源码目录下执行如下命令即可：
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.
/configure
make
make
install
（以root身份执行）
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五、FUSE operations
FUSE使用fuse_operations来给用户提供编程结构，让用户通过注册自己编写的函数到该结构体来实现自己的文件系统。
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struct
fuse_operations {
int
(*getattr) (
const
char
*,
struct
stat *);
int
(*readlink) (
const
char
*,
char
*,
size_t
);
int
(*mknod) (
const
char
*, mode_t, dev_t);
int
(*mkdir) (
const
char
*, mode_t);
int
(*unlink) (
const
char
*);
int
(*rmdir) (
const
char
*);
int
(*symlink) (
const
char
*,
const
char
*);
int
(*
rename
) (
const
char
*,
const
char
*);
int
(*link) (
const
char
*,
const
char
*);
int
(*chmod) (
const
char
*, mode_t);
int
(*chown) (
const
char
*, uid_t, gid_t);
int
(*truncate) (
const
char
*, off_t);
int
(*utime) (
const
char
*,
struct
utimbuf *);
int
(*open) (
const
char
*,
struct
fuse_file_info *);
int
(*read) (
const
char
*,
char
*,
size_t
, off_t,
struct
fuse_file_info *);
int
(*write) (
const
char
*,
const
char
*,
size_t
, off_t,
struct
fuse_file_info *);
int
(*statfs) (
const
char
*,
struct
statvfs *);
int
(*flush) (
const
char
*,
struct
fuse_file_info *);
int
(*release) (
const
char
*,
struct
fuse_file_info *);
int
(*fsync) (
const
char
*,
int
,
struct
fuse_file_info *);
int
(*setxattr) (
const
char
*,
const
char
*,
const
char
*,
size_t
,
int
);
int
(*getxattr) (
const
char
*,
const
char
*,
char
*,
size_t
);
int
(*listxattr) (
const
char
*,
char
*,
size_t
);
int
(*removexattr) (
const
char
*,
const
char
*);
int
(*opendir) (
const
char
*,
struct
fuse_file_info *);
int
(*readdir) (
const
char
*,
void
*, fuse_fill_dir_t, off_t,
struct
fuse_file_info *);
int
(*releasedir) (
const
char
*,
struct
fuse_file_info *);
int
(*fsyncdir) (
const
char
*,
int
,
struct
fuse_file_info *);
void
*(*init) (
struct
fuse_conn_info *conn);
void
(*destroy) (
void
*);
int
(*access) (
const
char
*,
int
);
int
(*create) (
const
char
*, mode_t,
struct
fuse_file_info *);
int
(*ftruncate) (
const
char
*, off_t,
struct
fuse_file_info *);
int
(*fgetattr) (
const
char
*,
struct
stat *,
struct
fuse_file_info *);
int
(*lock) (
const
char
*,
struct
fuse_file_info *,
int
cmd,
struct
flock *);
int
(*utimens) (
const
char
*,
const
struct
timespec tv[2]);
int
(*bmap) (
const
char
*,
size_t
blocksize, uint64_t *idx);
};
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六、hello示例文件系统源码分析
FUSE在源码目录example下有一些示例文件系统，通过阅读这些示例文件系统可以掌握FUSE用户态文件系统的编写规范。下面以hello.c为例分析FUSE的编写规范：
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#define FUSE_USE_VERSION 26
#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"
;
/*该函数与stat()类似，用于得到文件的属性，将其存入到结构体struct stat中*/
static
int
hello_getattr(
const
char
*path,
struct
stat *stbuf)
{
int
res = 0;
memset
(stbuf, 0,
sizeof
(
struct
stat));
//用于初始化结构体stat
if
(
strcmp
(path,
"/"
) == 0) {
stbuf->st_mode = S_IFDIR | 0755;
//S_IFDIR 用于说明/为目录，详见S_IFDIR定义
stbuf->st_nlink = 2;
//文件链接数
}
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，没有该文件或目录
return
res;
//执行成功返回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的定义：
typedef int (*fuse_fill_dir_t) (void *buf, const char *name,
const struct stat *stbuf, off_t off);
其作用是在readdir函数中增加一个目录项
*/
filler(buf,
"."
, NULL, 0);
//在/目录下增加. 这个目录项
filler(buf,
".."
, NULL, 0);
// 增加.. 目录项
filler(buf, hello_path + 1, NULL, 0);
//增加hello目录项
return
0;
}
/*用于打开hello文件*/
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;
}
/*读取hello文件时的操作，它实际上读取的是字符串hello_str的内容*/
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;
}
/*注册上面定义的函数*/
static
struct
fuse_operations hello_oper = {
.getattr = hello_getattr,
.readdir = hello_readdir,
.open = hello_open,
.read = hello_read,
};
/*用户只需要调用fuse_main()，剩下的事就交给FUSE了*/
int
main(
int
argc,
char
*argv[])
{
return
fuse_main(argc, argv, &hello_oper, NULL);
}
|
终端运行：
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2
3
|
~
/fuse/example
$
mkdir
/tmp/fuse
//
在
/tmp
下建立fuse目录，用于挂载hello文件系统
~
/fuse/example
$ .
/hello
/tmp/fuse
//
挂载hello文件系统
~
/fuse/example
$
ls
-l
/tmp/fuse
//
执行
ls
时，会调用到readdir函数，该函数会添加一个hello 文件
|
|
1
2
|
总用量 0
-r--r--r-- 1 root root 13 1970-01-01 07:00 hello
|
|
1
2
|
~
/fuse/example
$
cat
/tmp/fuse/hello
//
执行
cat
hello时，会调用
open
以及
read
函数，将
Hello World! 字符串hello_str中的内容读出
|
|
1
|
~
/fuse/example
$ fusermount -u
/tmp/fuse
//
卸载hello文件系统
|
通过上述的分析可以知道，使用FUSE必须要自己实现对文件或目录的操作，系统调用也会最终调用到用户自己实现的函数。用户实现的函数需要在结构体fuse_operations中注册。而在main()函数中，用户只需要调用fuse_main()函数就可以了，剩下的复杂工作可以交给FUSE。
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本文转自UltraSQL51CTO博客，原文链接： http://blog.51cto.com/ultrasql/1641974，如需转载请自行联系原作者
