Android内卡挂载之FUSE文件系统

审校 | 孙淑娟

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一、简介

FUSE(Filesystem in Userspace)，是一种用户空间文件系统。用户可以通过FUSE文件系统操作内卡。FUSE主要实现代码位于用户空间中，而不需要重新编译到内核，用户空间开发者可以通过FUSE的接口直接访问内核空间，不需要了解文件系统的内幕和内核模块编程的知识，这给用户空间开发者带来了众多便利。

二、FUSE文件系统架构

1.FUSE内核模块(内核态)实现VFS 接口(FUSE文件驱动注册、supper block、dentry、inode的维护)，接收请求传递给LibFUSE，LibFUSE 再传递给用户程序的接口进行操作。

2.LibFUSE模块(用户态)实现文件系统主要框架，比如对实现的文件系统操作进行封装、mount管理、通过设备/dev/fuse与内核模块通信。

3.用户程序模块(用户态)当内卡挂载成功后，对内卡进行读写操作。

这种架构的设计可以让用户通过FUSE在用户空间来定制自己的文件系统，将文件系统从内核剥离出来，大大缩减了开发的难度。本文将着重介绍libfuse如何挂载内卡。

三、内卡的挂载

3.1 内卡挂载与分区挂载的不同

分区挂载是挂载到内核实地文件系统，例如userdata分区挂载f2fs到 /data目录下。内卡挂载是挂载用户空间文件系统，如dev/fuse 挂载fuse到mnt/user/0/emulated目录下。

上图mnt/user/0/emulated和/data/media/0下的内容是一样的。原因是这两个目录是绑定的关系，说明内卡是userdata的一部分。这部分空间是用户可以直接操作的。

在手机的文件管理器中也可以看到同样的目录：

3.2 内卡挂载和绑定

VoldNativeService::mount接收到framwork层发送的mount请求后调用vol->mount，从而执行VolumeBase::mount这个父类。真正的实现是在子类内卡会调用EmulatedVolume::doMount执行挂载。

1.VoldNativeService::mount

mountFlags决定挂载的是内卡还是SD卡，为3时挂载内卡，为2时挂载SD卡。内卡的mountUserId为0，SD卡的mountUserId是卡本身的guid。最终会执行vol->mount()。

binder::Status VoldNativeService::mount(
         const std::string& volId, int32_t mountFlags, int32_t mountUserId,
         const android::sp& callback) {
     ENFORCE_SYSTEM_OR_ROOT;
     CHECK_ARGUMENT_ID(volId);
     ACQUIRE_LOCK;
 
     auto vol = VolumeManager::Instance()->findVolume(volId);
     if (vol == nullptr) {
         return error("Failed to find volume " + volId);
     }
 
     vol->setMountFlags(mountFlags);
     vol->setMountUserId(mountUserId);
 
     vol->setMountCallback(callback);
     int res = vol->mount();
     vol->setMountCallback(nullptr);
 
     if (res != OK) {
         return translate(res);
     }
 
     return translate(OK);
 }

2.vol->mount

vol是VolumeBase的实例，VolumeBase的mount方法由具体的子类EmulatedVolume、PublicVolume、PrivateVolume等实现。执行操作之后会发送应答消息给MountService。将挂载的结果上报给framwork层。

status_t VolumeBase::mount() {
     if ((mState != State::kUnmounted) && (mState != State::kUnmountable)) {
         LOG(WARNING) << getId() << " mount requires state unmounted or unmountable";
         return -EBUSY;
     }
     setState(State::kChecking);
     status_t res = doMount();
     setState(res == OK ? State::kMounted : State::kUnmountable);
 
     if (res == OK) {
         doPostMount();
     }
     return res;
 }

3.EmulatedVolume::doMount ()

内卡会走到EmulatedVolume这个子类进行挂载，SD卡则会走PublicVolume挂载。在EmulatedVolume函数里建立了四个/mnt/runtime路径并设置了不同的权限，原因是控制不同权限APP访问。然后利用挂载命名空间实现了挂载点的隔离，用户在不同挂载命名空间的进程，看到的目录层次不同。MountUserFuse是挂载FUSE的实现，内卡和SD卡都会走这个流程。着重看一下MountUserFuse函数的实参，如果挂载的是内卡，user_id则为0，getInternalPath()为/data/media，label为emulated。

status_t EmulatedVolume::doMount() {
     std::string label = getLabel();
     bool isVisible = getMountFlags() & MountFlags::kVisible;
     mSdcardFsDefault = StringPrintf("/mnt/runtime/default/%s", label.c_str());
     mSdcardFsRead = StringPrintf("/mnt/runtime/read/%s", label.c_str());
     mSdcardFsWrite = StringPrintf("/mnt/runtime/write/%s", label.c_str());
     mSdcardFsFull = StringPrintf("/mnt/runtime/full/%s", label.c_str());
 
     setInternalPath(mRawPath);
     setPath(StringPrintf("/storage/%s", label.c_str()));

 ………………………………
res = MountUserFuse(user_id, getInternalPath(), label, &fd);

…………………………..
}

4.MountUserFuse();

如下函数中只粘贴了重要的部分。fuse_path是挂载路径mnt/user/0/emulated。随后调用mount函数调用内核接口进行挂载，将/dev/fuse 挂载到/mnt/user/0/emulated。

status_t MountUserFuse(userid_t user_id, const std::string& absolute_lower_path,
                        const std::string& relative_upper_path, android::base::unique_fd* fuse_fd) {

std::string fuse_path(
             StringPrintf("%s/%s", pre_fuse_path.c_str(), relative_upper_path.c_str()));

result = TEMP_FAILURE_RETRY(mount("/dev/fuse", fuse_path.c_str(), "fuse",
                                       MS_NOSUID | MS_NODEV | MS_NOEXEC | MS_NOATIME | MS_LAZYTIME,
                                       opts.c_str()));
}

挂载成功后可以用mount命令去查看，截图如下：

四、总结

本文介绍了内卡对FUSE的挂载，将创建好的FUSE设备挂载到内置存储空间关联目录。对于内置存储空间的访问变成了先访问FUSE文件系统，再访问f2fs文件系统。对于FUSE而言，在内核空间和用户空间来回切换会增加性能开销，所以对FUSE的性能优化至关重要。

作者介绍

陈豪，社区编辑，具有6年工作经验的高级系统工程师。擅长技能有Linux内嵌汇编语言，Python，C，C++，Java，Linux内核分析，智能机器人软件设计等。

参考链接

​​https://blog.csdn.net/kongxinsun/article/details/79587305​​

​​https://blog.csdn.net/bob_fly1984/article/details/80720807​​

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浏览地址：http://www.36103.cn/qtweb/news25/19425.html

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