133 lines
5.8 KiB
Markdown
133 lines
5.8 KiB
Markdown
:::{note}
|
||
|
||
本文作者: longjin <longjin@dragonos.org>
|
||
|
||
:::
|
||
|
||
# DragonOS FUSE 架构设计
|
||
|
||
本文面向“架构理解”，聚焦 DragonOS FUSE 子系统的分层、数据流和关键语义进行讲解。
|
||
|
||
## 设计目标
|
||
|
||
DragonOS 中 FUSE 的核心目标是：
|
||
|
||
- 对齐 Linux FUSE 语义（以 Linux 6.6 语义为参照）
|
||
- 将“文件系统策略”下沉到用户态 daemon，内核保持简洁
|
||
- 与现有 VFS 框架无缝集成，复用统一的路径解析、文件对象和权限框架
|
||
|
||
## 总体架构
|
||
|
||
```text
|
||
Userspace
|
||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||
│ FUSE daemon (libfuse3 或自定义协议处理循环) │
|
||
│ - read(/dev/fuse) 取请求 │
|
||
│ - write(/dev/fuse) 回应结果 │
|
||
└───────────────────────────────┬─────────────────────────────┘
|
||
│ FUSE 协议消息
|
||
Kernel │
|
||
┌───────────────────────────────▼─────────────────────────────┐
|
||
│ /dev/fuse 字符设备层 │
|
||
│ - 连接创建/克隆（clone） │
|
||
│ - 请求出队与回复入队 │
|
||
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
|
||
│ FuseConn 连接层 │
|
||
│ - INIT 协商、请求队列、pending 管理 │
|
||
│ - 中断/forget/notify 等控制消息 │
|
||
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
|
||
│ FuseFS + FuseNode (VFS 适配层) │
|
||
│ - mount 参数解析与实例化 │
|
||
│ - VFS inode/file 操作 -> FUSE opcode 映射 │
|
||
└───────────────────────────────┬─────────────────────────────┘
|
||
│
|
||
VFS / Syscalls
|
||
```
|
||
|
||
## 分层职责
|
||
|
||
### 1) `/dev/fuse` 设备入口层
|
||
|
||
- 为每个打开 `/dev/fuse` 的文件描述符绑定连接对象
|
||
- `read` 向 daemon 提供待处理请求，`write` 接收 daemon 的 reply
|
||
- 提供 clone 能力用于多线程 daemon 并发处理
|
||
|
||
对应实现入口：`kernel/src/filesystem/fuse/dev.rs`
|
||
|
||
### 2) 连接与协议调度层（`FuseConn`）
|
||
|
||
- 管理连接生命周期：挂载前、已挂载、初始化完成、断连/卸载
|
||
- 维护请求队列与 in-flight 请求映射（按 unique id 匹配 reply）
|
||
- 完成 `FUSE_INIT` 能力协商（如 `max_write`、flags）
|
||
- 处理中断、forget、notify 等控制路径
|
||
|
||
对应实现入口：`kernel/src/filesystem/fuse/conn.rs`
|
||
|
||
### 3) 文件系统实例层（`FuseFS`）
|
||
|
||
- 解析挂载参数（如 `fd`、`rootmode`、`allow_other`、`default_permissions`）
|
||
- 创建 FUSE 文件系统实例并注入 VFS
|
||
- 提供实例级策略（例如权限策略选择）
|
||
|
||
对应实现入口：`kernel/src/filesystem/fuse/fs.rs`
|
||
|
||
### 4) 节点与文件操作层（`FuseNode`）
|
||
|
||
- 将 VFS inode/file 操作映射到 FUSE opcode（lookup/read/write/readdir/...）
|
||
- 维护节点缓存信息与 lookup/forget 生命周期
|
||
- 处理目录遍历、打开/关闭、属性读写等常见路径
|
||
|
||
对应实现入口：`kernel/src/filesystem/fuse/inode.rs`
|
||
|
||
### 5) 协议定义层
|
||
|
||
- 维护与 Linux uapi 对齐的 FUSE 协议常量与结构体
|
||
- 作为内核侧请求/响应编码解码的基础
|
||
|
||
对应实现入口：`kernel/src/filesystem/fuse/protocol.rs`
|
||
|
||
## 典型工作流
|
||
|
||
### 挂载与初始化
|
||
|
||
1. 用户态 daemon 打开 `/dev/fuse`
|
||
2. `mount -t fuse ... -o fd=...` 将该连接与挂载实例绑定
|
||
3. 内核发送 `FUSE_INIT`，与 daemon 完成能力协商
|
||
4. 协商完成后进入常规请求处理阶段
|
||
|
||
### 常规文件访问
|
||
|
||
1. 进程发起系统调用（如 `open/read/write/readdir`）
|
||
2. VFS 转发到 `FuseNode`，封装对应 FUSE 请求
|
||
3. 请求进入连接队列，daemon 从 `/dev/fuse` 读取
|
||
4. daemon 处理后写回 reply，内核唤醒等待请求并返回给调用者
|
||
|
||
### 卸载
|
||
|
||
1. 文件系统卸载时，连接层终止或清理 in-flight 请求
|
||
2. 内核向 daemon 发送销毁相关控制消息（如 `DESTROY` 路径）
|
||
3. 连接最终释放，`/dev/fuse` fd 关闭后完成回收
|
||
|
||
## 与 Linux 语义对齐的关键点
|
||
|
||
- 挂载类型支持 `fuse.<subtype>` 归一化到 `fuse` 处理
|
||
- `allow_other` 控制“非挂载所有者”访问策略
|
||
- `default_permissions` 控制 VFS 本地 DAC 检查与 remote 权限模型切换
|
||
- `INIT` 协商能力位与参数边界（例如写入大小）由连接层统一处理
|
||
|
||
## Demo 与上手入口
|
||
|
||
如果你想快速“看例子并开始写 FUSE 文件系统”，建议按下面顺序阅读：
|
||
|
||
- 无 `libfuse` 最小实现（直接读写 `/dev/fuse`）
|
||
`user/apps/fuse_demo/README.md`
|
||
- 基于 `libfuse3` 的示例（更接近常见用户态开发方式）
|
||
`user/apps/fuse3_demo/README.md`
|
||
- FUSE 内核/协议回归测试样例（覆盖更多语义边界）
|
||
`user/apps/tests/dunitest/suites/fuse/`
|
||
|
||
也可以查看对应 DADK 构建入口：
|
||
|
||
- `user/dadk/config/all/fuse_demo.toml`
|
||
- `user/dadk/config/all/fuse3_demo.toml`
|