如何创建并捕获对 Linux 虚拟文件或块设备的访问？

2024-03-06 09:38:22

在 Linux 中创建并捕获对虚拟文件或块设备的访问

引子

在 Linux 环境中，我们经常需要创建或模拟虚拟文件或块设备，以便以受控的方式存储和访问数据。理想情况下，这些虚拟实体应该可以像常规文件或块设备一样被访问，同时我们还可以捕获每一次读写或其他访问操作。本文将深入探讨如何利用 FUSE 和 Python 实现这一目标。

FUSE 简介

FUSE（文件系统用户空间）是一个内核模块，允许用户在用户空间中创建自己的文件系统。它通过拦截文件系统调用并将其传递给用户空间程序来实现。这意味着我们可以使用 FUSE 来创建自己的文件系统，而无需修改内核代码。

创建虚拟文件

要使用 FUSE 创建虚拟文件，我们需要执行以下步骤：

创建一个继承自 fuse.Fuse 的类。
在该类中实现 getattr()、read()、write() 等方法，以定义虚拟文件的行为。
运行 fuse.FUSE()，将虚拟文件挂载到指定挂载点。

以下是一个 Python 示例：

import os
import fuse

class MyFS(fuse.Fuse):
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename

    def getattr(self, path):
        return os.stat(self.filename)

    def read(self, path, size, offset):
        with open(self.filename, 'rb') as f:
            f.seek(offset)
            return f.read(size)

    def write(self, path, data, offset):
        with open(self.filename, 'rb+') as f:
            f.seek(offset)
            return f.write(data)

if __name__ == '__main__':
    fuse.FUSE(MyFS('/path/to/file'), '/path/to/mountpoint')

这个脚本将创建一个虚拟文件，它将挂载在 /path/to/mountpoint。任何对该挂载点的读写操作都将被捕获和处理。

捕获访问

为了捕获对虚拟文件的访问，我们可以修改 read() 和 write() 方法，以记录每次操作。例如，我们可以添加以下代码：

def read(self, path, size, offset):
    with open(self.filename, 'rb') as f:
        f.seek(offset)
        data = f.read(size)
        # 记录读操作
        self.log_read(offset, size)
        return data

def write(self, path, data, offset):
    with open(self.filename, 'rb+') as f:
        f.seek(offset)
        f.write(data)
        # 记录写操作
        self.log_write(offset, size)