使用块特殊文件/设备来实现文件系统

Question

我已经使用 FUSE 实现了基本文件系统，并实现了所有可预见的 POSIX 功能[自然地，我甚至还没有简介;)]。目前我可以在常规文件 (st_mode & S_IFREG) 上运行文件系统，但开发的下一步是将其托管在实际的块设备上。按原样运行我的代码，在调用 st_size设备上的 >fstat。当然，我不希望问题就此停止：

• 与常规文件相比，在块设备上操作需要进行哪些更改？
• 关于性能、限制、特殊功能等，我需要考虑哪些特殊因素？
• 是否有处理块特殊文件的教程和参考？谷歌搜索并没有什么用处。我只有背景知识（讽刺的是，在我黑暗的过去，来自 MSDN）和联机帮助页中的一些很少的信息。

Update0

• 我已经指出了“常规文件”的含义。
• 我不想专注于获取设备大小，我想要关于常规文件和设备文件在性能和使用方面的差异的一般准则。

Answer 1

目前我可以运行
文件系统位于常规文件上，但是
下一步的发展是
将其托管在实际的块设备上

我不完全理解您的意思 - 我假设您是说“您当前将文件系统数据保存到正常安装的文件系统上的纯文件中 - 但现在希望使用原始块设备您的数据存储”。

如果是这样 - 已经这样做了几次 - 我建议如下：

• 永远不要为您的文件系统使用“实际”块设备。始终使用分区。有几种很少使用的分区类型，您可以使用它们来表示这样的文件系统可能是您的文件系统类型，并且如果是这样的话，您的文件系统可以检查并挂载它。因此，您永远不会在诸如“/dev/sdb”之类的东西上运行，而是将数据存储在诸如/dev/sdb1之类的东西上，并为其分配某种分区类型。这具有明显的优点，例如允许您的文件系统与另一个文件系统共存于单个物理磁盘上，等等。
• 如果您要在文件系统中实现任何缓存（如 Linux 中的页面缓存），请将所有 I/O 操作到具有 O_DIRECT 的块设备。这要求您传递页对齐的内存来执行所有 I/O，并要求请求是扇区/块对齐的 - 但会删除数据副本，否则当数据从块设备移动到页缓存时需要该数据副本，然后从页面缓存到用户空间[文件系统]读取器。

fstat“失败”是什么意思？这是一个试图确定块设备长度的 fstat？您收到错误吗？它是什么？

Answer 2

块设备的行为与文件非常相似 - 像 dd 这样的工具可以对它们进行操作，而无需任何特殊处理。不过，fstat 返回有关特殊文件节点的信息，而不是它引用的 blockdev。您可能想使用 BLKGETSIZE64 ioctl 来读取大小。

不过，没有特别的理由在原始设备上使用分区 - blockdev 就是 blockdev。假设您的工作负载不会产生重复访问，O_DIRECT 也很好。不过，不要将它与确保文件系统的持久性和原子性的真正协议（fsync、障碍等）混淆。