Книга: Linux программирование в примерах

8.3.1. Стиль POSIX: statvfs() и fstatvfs()

8.3.1. Стиль POSIX: statvfs() и fstatvfs()

На ранних системах Unix была только одна разновидность файловой системы. Для них было достаточно, если df считывала суперблок каждой смонтированной файловой системы, извлекала значимые сведения и красиво форматировала их для отображения. (Суперблок обычно был вторым блоком в файловой системе; первым был загрузочный блок, содержащий загрузочный код).

Однако в современном мире такой подход был бы непригодным. POSIX предоставляет расширение XSI для получения доступа к этой информации. Главная функция называется statvfs() («vfs» часть происходит от лежащей в основе технологии SunOS, использованной позже в System V Release 4, которая называется виртуальной файловой системой.) Имеется две функции:

#include <sys/types.h> /* XSI */
#include <sys/statvfs.h>
int statvfs(const char *path, struct statvfs *buf);
int fstatvfs(int fd, struct statvfs *buf);
statvfs() использует для любого файла имя пути; она возвращает сведения о файловой системе, содержащей файл. fstatvfs() принимает в качестве первою аргумента дескриптор открытого файла, здесь также возвращается информация о файловой системе, содержащей открытый файл, struct statvfs содержит следующие члены:

struct statvfs {
 unsigned long int f_bsize;   /* Размер блока */
 unsigned long int f_frsize;
  /* Размер фрагмента («основной размер блока») */
 fsblkcnt_t f_blocks;         /* Общее число блоков */
 fsblkcnt_t f_bfree;          /* Общее число свободных блоков */
 fsblkcnt_t f_bavail;         /* Число доступных блоков (?f_bfree) */
 fsfilcnt_t f_files;          /* Общее число индексов */
 fsfilcnt_t f_ffree;          /* Общее число свободных индексов */
 fsfilcnt_t f_favail;         /* Число доступных индексов (?f_files) */
 unsigned long int f_fsid;    /* ID файловой системы */
 unsigned long int f_flag;    /* Флаги: ST_RDONLY и/или ST_NOSUID */
 unsigned long int f_namemax; /* Максимальная длина имени файла */
};

Сведений, которые в ней содержатся, достаточно для написания df:

unsigned long int f_bsize

Размер блока является предпочтительным размером для осуществления ввода/вывода. Файловая система пытается хранить по крайней мере f_bsize байтов стоящих данных в смежных секторах на диске. (Сектор является наименьшим количеством адресуемых данных на диске. Обычно дисковый сектор равен 512 байтам.)

unsigned long int f_frsize

Некоторые файловые системы (такие, как BSD Fast Filesystem) проводят различие между блоками и фрагментами блоков. Небольшие файлы, общий размер которых меньше размера блока, находятся в некотором числе фрагментов. Это позволяет избежать пустой потери дискового пространства (за счет допустимой цепы большей сложности кода ядра). Размер фрагмента выбирается во время создания файловой системы.

fsblkcnt_t f_blocks

Общее число блоков (в единицах f_bsize) в файловой системе.

fsblkcnt_t f_bfree

Общее число свободных блоков в файловой системе.

fsblkcnt_t f_bavail

Число блоков, которые действительно могут использоваться. Некоторые файловые системы резервируют часть блоков файловой системы для использования суперпользователем при заполнении файловой системы. Современные системы резервируют около 5 процентов, хотя это число может быть изменено администратором. (См. tune2fs(8) на системе GNU/Linux и tunefs(8) на системах Unix.)

fsfilcnt_t f_files

Общее число индексов («порядковых номеров файлов» на языке POSIX) в файловой системе. Это число обычно инициализируется и делается постоянным при создании файловой системы.

fsfilcnt_t f_ffree

Общее число свободных узлов.

fsfilcnt_t f_favail

Число индексов, которые действительно могут быть использованы. Некоторая часть индексов резервируются для суперпользователя, точно так же, как для блоков.

unsigned long int f_fsid

ID файловой системы. POSIX не определяет, что оно представляет, и это под Linux не используется.

unsigned long int f_flag

Флаги, дающие информацию о файловой системе. POSIX определяет два флага: ST_RDONLY для файловых систем только для чтения (таких, как CD-ROM) и ST_NOSUID, который запрещает использование битов setuid и setgid в исполняемых файлах. Системы GNU/Linux предусматривают дополнительные флаги: они перечислены в табл. 8.2.

Таблица 8.2. Значения GLIBC для f_flag

unsigned long int f_namemax

Максимальная длина имени файла. Это относится к каждому отдельному компоненту в имени пути; другими словами, максимальная длина для элемента каталога

Типы fsblkcnt_t и fsfilcnt_t определены в <sys/types.h>. Они обычно являются unsigned long, но на современных системах они могут быть даже 64-разрядными, поскольку диски стали очень большими. Следующая программа, ch08-statvfs.c, показывает, как использовать statvfs():

1  /* ch08-statvfs.с --- демонстрация statvfs */
2
3  /* ЗАМЕЧАНИЕ: специфично для GNU/Linux! */
4
5  #include <stdio.h>
6  #include <errno.h>
7  #include <mntent.h> /* для getmntent(), et al. */
8  #include <unistd.h> /* для getopt() */
9  #include <sys/types.h>
10 #include <sys/statvfs.h>
11

12 void process(const char *filename);
13 void do_statvfs(const struct mntent *fs);
14
15 int errors = 0;
16 char *myname;
17

18 /* main --- обработка опций */
19

20 int main(int argc, char **argv)
21 {
22  int c;
23  char *file = "/etc/mtab"; /* файл для чтения по умолчанию */
24
25  myname = argv[0];
26  while ((c = getopt(argc, argv, "f:")) != -1) {
27   switch (c) {
28   case 'f':
29    file = optarg;
30    break;
31   default:
32    fprintf(stderr, "usage: %s [-f fstab-file]n", argv[0]);
33    exit(1);
34   }
35  }
36
37  process(file);
38  return (errors != 0);
39 }
40
41 /* process --- чтение структур struct mntent из файла */
42
43 void process(const char *filename)
44 {
45  FILE* fp;
46  struct mntent *fs;
47
48  fp = setmntent(filename, "r"); /* только для чтения */
49  if (fp == NULL) {
50   fprintf(stderr, "%s: %s: could not open: %sn",
51    myname, filename, strerror(errno));
52   exit(1);
53  }
54
55  while ((fs = getmntent(fp)) != NULL)
56   do_statvfs(fs);
57
58  endmntent(fp);
59 }

Строки 1–59 в сущности те же самые, как и для ch08-mounted.c. main() обрабатывает командную стоку, a process() просматривает в цикле каждую смонтированную файловую систему. do_statvfs() осуществляет действительную работу, выводя для каждой интересующей файловой системы struct statvfs.

61  /* do_statvfs --- Использовать statvfs и вывести сведения */
62
63  void do_statvfs(const struct mntent *fs)
64  {
65   struct statvfs vfs;
66
67   if (fs->mnt_fsname[0] != '/') /* пропустить ненастоящие файловые системы */
68    return;
69
70   if (statvfs(fs->mnt_dir, &vfs) != 0) {
71    fprintf(stderr, "%s: %s: statvfs failed: %sn",
72     myname, fs->mnt_dir, strerror(errno));
73    errors++;
74    return;
75   }
76
77   printf("%s, mounted on %s:n", fs->mnt_dir, fs->mnt_fsname);
78   printf("tf_bsize: %ldn", (long)vfs.f_bsize);
79   printf("tf_frsize: %ldn", (long)vfs.f_frsize);
80   printf("tf_blocks: %lun", (unsigned long)vfs.f_blocks);
81   printf("tf_bfree: %lun", (unsigned long)vfs.f_bfree);
82   printf("tf_bavail: %lun", (unsigned long)vfs.f_bavail);
83   printf("tf_files: %lun", (unsigned long)vfs.f_files);
84   printf("tf_ffree: %lun", (unsigned long)vfs.f_ffree);
85   printf("tf_favail: %lun", (unsigned long)vfs.f_favail);
86   printf("tf_fsid: %#lxn", (unsigned long)vfs.f_fsid);
87
88   printf("tf_flag: ");
89   if (vfs.f_flag == 0)
90    printf("(none)n");
91   else {
92    if ((vfs.f_flag & ST_RDONLY) != 0)
93     printf("ST_RDONLY ");
94    if ((vfs.f_flag & ST_NOSUID) != 0)
95     printf("ST_NOSUID");
96    printf("n");
97   }
98
99   printf("tf_namemax: %#ldn", (long)vfs.f_namemax);
100 }

Строки 67–68 пропускают файловые системы, которые не основываются на реальных дисковых устройствах. Это означает, что файловые системы типа /proc или /dev/pts игнорируются. (Правда, эта проверка эвристическая, но она работает: в /etc/mtab смонтированные устройства перечислены по полному пути устройства: например, /dev/hda1.) Строка 70 вызывает statvfs() с соответствующей проверкой ошибок, а строки 77-99 выводят сведения.

Строки 89–96 имеют дело с флагами: отдельные биты информации, которые присутствуют или не присутствуют. Обсуждение того, как биты флагов используются в коде С, см. во врезке. Вот вывод ch08-statvfs:

$ ch08-statvfs /* Запуск программы */
/, mounted on /dev/hda2: /* Результаты для файловой системы ext2 */
f_bsize: 4096
f_frsize: 4096
f_blocks: 1549609
f_bfree: 316663
f_bavail: 237945
f_files: 788704
f_ffree: 555482
f_favail: 555482
f_fsid: 0
f_flag: (none)
f_namemax: 255
...
/win, mounted on /dev/hda1: /* Результаты для файл. системы vfat */
f_bsize: 4096
f_frsize: 4096
f_blocks: 2092383
f_bfree: 1391952
f_bavail: 1391952
f_files: 0
f_ffree: 0
f_favail: 0
f_fsid: 0
f_flag: ST_NOSUID
f_namemax: 260

Во время написания этого, для GLIBC 2.3.2 и ранее, GNU df не использует statvfs(). Это потому, что код читает /etc/mtab и вызывает stat() для каждой смонтированной файловой системы, чтобы найти ту, номер устройства которой совпадает с соответствующим аргументом для файла (или дескриптора файла). Для того, чтобы прочесть опции монтирования, коду нужно найти файловую систему, поэтому он может установить биты f_flag. Проблема в том, что stat() на смонтированной удаленной файловой системе, сервер которой недоступен, может висеть неопределенно долго, вызвав также зависание df. С тех пор эта проблема в GLIBC была исправлена, но df не будет изменяться в течение некоторого времени, так что она сможет продолжать работать на более старых системах.

Оглавление книги