简介

LDP_FUSE (LD_PRELOAD 用户空间文件系统) 是一个仅包含头文件的C库，用于编写文件系统，利用了 LD_PRELOAD 小技巧。简要来说，你使用LDP_FUSE提供的API编写一个共享库（.so文件），然后运行一个带有你的共享库 LD_PRELOAD 的二进制文件。LDP_FUSE将为你处理几个底层细节（见文档）。

重要提示：此项目主要是一个概念证明。所有当前的限制使其不适合在生产环境中运行。

安装

将include/文件夹下的所有文件包含到您的构建系统中。

为了更轻松地管理LDP_FUSE文件系统，您可以可选地安装一个基于Rust的CLI工具

cargo install ldpfuse

用法

示例

如何编写LDP_FUSE文件系统的示例

#include <stdio.h>
#include "ldpfuse.h"

ssize_t my_read(int fd, void *buf, size_t count, off_t offset,
                    orig_pread_t pread_fn) {
  printf("Read called!\n");
  return pread_fn(fd, buf, count, offset);
}

LDPRELOAD_FUSE_MAIN {
  struct ldp_fuse_funcs funcs = {.read = my_read };
  ldp_fuse_init(&funcs);
}

使用gcc将其编译为共享对象(.so)文件。您必须动态链接libdl，例如通过指定-ldl。

使用CLI

如果您已安装CLI，现在可以像这样运行您的文件系统

ldpfuse -m <mount_path> -s <so_file_path> -- myprogram

其中 <mount_path> 是您的文件系统挂载的路径。LDP_FUSE会忽略没有此挂载路径作为祖先的路径上的文件系统操作，并将其传递给原始函数。 <so_file_path> 是您的LDP_FUSE文件系统共享对象。路径可以是相对的。

完整示例，读取目录内容

ldpfuse -m /tmp/test -s ./my_fs.so -- ls -la /tmp/test

环境变量

与其使用CLI来管理环境变量并运行程序，您也可以自己设置它们

• LD_PRELOAD - 必须是您的LDP_FUSE文件系统共享库的绝对路径。
• LDP_FUSE_PATH - 必须设置为您的文件系统'挂载'下的绝对路径。例如 /tmp/ldpfuse。如果没有设置，任何路径都将被视为在文件系统中。

文档

函数、宏和结构

LDPRELOAD_FUSE_MAIN

在此函数宏的作用域内定义任何设置代码。这个宏应在任何LDP_FUSE文件系统中调用，并包含对ldp_fuse_init的调用。

LDPRELOAD_FUSE_MAIN {
  // Any one-time setup code...
  ldp_fuse_init(&funcs);
}

ldp_fuse_init

void ldp_fuse_init(ldp_fuse_funcs* funcs)

初始化文件系统并将其函数设置为funcs参数中描述的函数。这应在LDPRELOAD_FUSE_MAIN的某个点调用。

ldp_fuse_funcs

一个结构体，用于定义LDP_FUSE的操作。每个成员都是一个指向函数的指针，该函数将替换常规文件系统I/O函数。请参阅覆盖函数概述，以查看可以覆盖的原始函数。

覆盖函数概述

以下是使用LDP_FUSE可以覆盖的文件系统函数概述。类似的系统调用被重定向到单个用户函数——最通用的一个。例如，stat、lstat、fstat和fstatat都被重定向到fstatat。因此，您只需编写一个fstatat实现。

条件编译

您可以指定以下标志之一

• -D LDP_FUSE_DEBUG - 将调试输出记录到stderr。
• -D LDP_FUSE_THREAD_SAFE - 使LDP_FUSE的内部数据结构线程安全。如果LDP_FUSE文件系统将用于运行执行多线程文件I/O的程序，则应包含此标志。如果包含，则必须动态链接pthreads。
• -D LDP_FUSE_OFT_SIZE <size> - 设置LDP_FUSE的打开文件描述符表的大小（请参阅打开文件描述符表）。默认为200。

打开文件描述符表（OFT）

LDP_FUSE有其自己的打开文件描述符表，用于跟踪读取偏移量，确定路径是否在文件系统中，并在必要时进行读写锁定。库的用户不需要直接与此交互。条目的最大数量在编译时确定（LDP_FUSE_OFT_SIZE），当超出时，应用程序将带错误信息退出。

陷阱

在您的自定义文件系统函数中，请勿使用原始函数。例如，在my_read中，不要调用read。这样做将导致无限循环，因为LDP_FUSE将read重定向到my_read。相反，使用最后一个参数，它是指向原始pread函数的函数指针。

如果使用LDP_FUSE的程序是多线程的，请包含LDP_FUSE_THREAD_SAFE标志（请参阅条件编译）

已知问题与限制

LDP_FUSE可能与某些二进制文件不兼容。以下列举了一些可能的原因，但并不全面。

Mmap

内存映射文件I/O不能通过LD_PRELOAD进行拦截。因此，任何使用mmap来访问文件的程序都无法使用LDP_FUSE。

内联系统调用，静态链接glibc

任何使用内联系统调用（例如直接使用syscall）或静态链接glibc的程序都不能使用LDP_FUSE。

Setuid二进制文件

Linux以安全执行模式执行setuid二进制文件。在此模式下，出于安全考虑，LD_PRELOAD被忽略。因此，您无法使用LDP_FUSE与setuid二进制文件一起使用。

没有glibc包装器的函数

某些文件系统I/O函数没有glibc包装器（例如openat2）。因此，这些函数调用无法被拦截。

没有后端常规文件系统的LDP_FUSE文件系统

LDP_FUSE为每个进程维护一个OFDT。目前还没有ipc或r/w机制可以避免两个进程同时访问文件。这意味着您仍然需要一个常规文件系统作为后端，以便它可以处理这个问题。这个问题可能在将来通过在共享内存中实现单个OFDT来缓解。

鸣谢

此库包含likle的出色cwalk库，用于路径解析。

许可协议

MIT