Sumit Singh, 軟件工程師, IBM

2006 年 4 月 10 日

使用用戶(hù)空間的文件系統(tǒng)（FUSE），您無(wú)需理解文件系統(tǒng)的內(nèi)幕，也不用學(xué)習(xí)內(nèi)核模塊編程的知識(shí)，就可以開(kāi)發(fā)用戶(hù)空間的文件系統(tǒng)框架。本文是一篇簡(jiǎn)單的逐步介紹的指南，內(nèi)容包括安裝、定制和啟用 FUSE 和 AFS，這樣您就可以在 linux® 的用戶(hù)空間中創(chuàng)建自己的功能完備的文件系統(tǒng)了。

文件系統(tǒng)是一種用來(lái)存儲(chǔ)和組織計(jì)算機(jī)文件、目錄及其包含的數(shù)據(jù)的方法，它使文件、目錄以及數(shù)據(jù)的查找和訪問(wèn)得到簡(jiǎn)化。假如您正在使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，很可能使用了多個(gè)文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)能提供豐富的擴(kuò)展能力。它可以編寫(xiě)成底層文件系統(tǒng)的一個(gè)封裝程序，從而對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行治理，并提供一個(gè)增強(qiáng)的、具有豐富特性的文件系統(tǒng)（例如 cvsfs-fuse，它為 CVS 提供了一個(gè)文件系統(tǒng)的接口；或 Wayback 文件系統(tǒng)，它提供了一種用于保留原始數(shù)據(jù)文件的文件備份機(jī)制）。

在用戶(hù)空間的文件系統(tǒng)出現(xiàn)之前，文件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)曾是內(nèi)核開(kāi)發(fā)人員的工作。創(chuàng)建文件系統(tǒng)需要了解內(nèi)核編程和內(nèi)核技術(shù)（例如 vfs）方面的知識(shí)。調(diào)試則需要 C 和 C++ 方面的專(zhuān)業(yè)技能。但是其他開(kāi)發(fā)人員需要熟練地操作文件系統(tǒng)以添加個(gè)性化特性（例如添加歷史記錄或轉(zhuǎn)發(fā)緩存）及對(duì)其改進(jìn)。

FUSE 簡(jiǎn)介

使用 FUSE 您可以開(kāi)發(fā)功能完備的文件系統(tǒng)：其具有簡(jiǎn)單的 API 庫(kù)，可以被非特權(quán)用戶(hù)訪問(wèn)，并可以安全的實(shí)施。更重要的是，F(xiàn)USE 以往的表現(xiàn)充分證實(shí)了其穩(wěn)定性。

使用 FUSE，您可以像可執(zhí)行二進(jìn)制文件一樣來(lái)開(kāi)發(fā)文件系統(tǒng)，它們需要鏈接到 FUSE 庫(kù)上 —— 換言之，這個(gè)文件系統(tǒng)框架并不需要您了解文件系統(tǒng)的內(nèi)幕和內(nèi)核模塊編程的知識(shí)。

就文件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，用戶(hù)空間的文件系統(tǒng)就不再是新奇的設(shè)計(jì)了。用戶(hù)空間文件系統(tǒng)的商業(yè)實(shí)現(xiàn)與學(xué)術(shù)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例包括：

• LUFS 是一個(gè)混合用戶(hù)空間的文件系統(tǒng)框架，它對(duì)用于任何應(yīng)用程序無(wú)數(shù)的文件系統(tǒng)提供透明支持。大部分LUFS 包括一個(gè)內(nèi)核模塊和一個(gè)用戶(hù)空間的守護(hù)進(jìn)程。從根本上來(lái)說(shuō)，它將大部分 VFS 調(diào)用都委托給一個(gè)專(zhuān)用的守護(hù)進(jìn)程來(lái)處理。
• UserFS 讓用戶(hù)進(jìn)程可以像普通的文件系統(tǒng)一樣進(jìn)行加載。這種概念性的原型提供了 FTPfs，這可以使用文件系統(tǒng)接口提供匿名 FTP 訪問(wèn)。
• Ufo PRoject 是為 Solaris 提供的一個(gè)全局文件系統(tǒng)，它答應(yīng)用戶(hù)將遠(yuǎn)程文件真正當(dāng)作本地文件一樣對(duì)待。
• OpenAFS 是 Andrew FileSystem 的一個(gè)開(kāi)源版本。
• CIFS 是 Common Internet FileSystem 的簡(jiǎn)稱(chēng)。

與這些商業(yè)實(shí)現(xiàn)和學(xué)術(shù)實(shí)現(xiàn)不同，F(xiàn)USE 將這種文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力帶到了 Linux 中來(lái)。由于 FUSE 使用的是可執(zhí)行程序（而不像 LUFS 一樣使用的是共享對(duì)象），因此可以簡(jiǎn)化程序的調(diào)試和開(kāi)發(fā)。FUSE 可以在 2.4.x 和 2.6.x 的內(nèi)核上使用，現(xiàn)在可以支持 java™ 綁定，因此您可以不必限定于使用 C 和 C++ 來(lái)編寫(xiě)文件系統(tǒng)了。（有關(guān)更多使用 FUSE 的用戶(hù)層的文件系統(tǒng)的內(nèi)容，請(qǐng)參閱 參考資料。）

要在 FUSE 中創(chuàng)建一個(gè)文件系統(tǒng)，您需要安裝一個(gè) FUSE 內(nèi)核模塊，然后使用 FUSE 庫(kù)和 API 來(lái)創(chuàng)建自己的文件系統(tǒng)。

展開(kāi) FUSE

要開(kāi)發(fā)一個(gè)文件系統(tǒng)，首先請(qǐng)下載 FUSE 的源代碼（請(qǐng)參閱 參考資料）并展開(kāi)這個(gè)包：tar -zxvf fuse-2.2.tar.gz。這會(huì)創(chuàng)建一個(gè) FUSE 目錄，其中保存的是源代碼。fuse-2.2 目錄的內(nèi)容如下：

• ./doc 包含了與 FUSE 有關(guān)的文檔。現(xiàn)在，這只有一個(gè)文件 how-fuse-works。
• ./kernel 包含了 FUSE 內(nèi)核模塊的源代碼（對(duì)于使用 FUSE 開(kāi)發(fā)文件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，您當(dāng)然不用懂得這些代碼的機(jī)制）。
• ./include 包含了 FUSE API 頭，您需要這些文件來(lái)創(chuàng)建文件系統(tǒng)。您現(xiàn)在唯一需要的就是 fuse.h。
• ./lib 中存放的是創(chuàng)建 FUSE 庫(kù)的源代碼，您需要將它們與您的二進(jìn)制文件鏈接在一起來(lái)創(chuàng)建文件系統(tǒng)。
• ./util 中存放的是 FUSE 工具庫(kù)的源代碼。
• ./example 當(dāng)然包含的是一些供您參考的例子，例如 fusexmp.null 和 hello 文件系統(tǒng)。