使用用户空间中的常规文件模仿 Linux 设备模型

Posted 2023-02-16

【中文标题】使用用户空间中的常规文件模仿 Linux 设备模型

【英文标题】：Mimicing the Linux device model with regular files in userspace

【发布时间】：2016-01-13 21:15:37

【问题描述】：

我想通过带有文件的目录结构来表示守护程序的状态。守护进程负责提供一个外壳接口来控制传感器。类似于 Linux 设备模型或 GPIO 控制台接口的实现方式，只是使用普通文件，在用户空间中用 Python 编写:)。

例子：

守护程序运行并创建列出可用传感器的目录结构。目录结构的外观示例：

sensors
`-- sensor1
    `-- sensor-ouput

sensor-ouput 只是一个普通文件，用作当前传感器值的抽象。

这是创建示例结构的代码：

import time,os

    if not os.path.exists('sensors/sensor1'):
        os.makedirs('sensors/sensor1')
    f = open('sensors/sensor1/sensor-ouput','w+')
    for i in range(100):
        time.sleep(1)
        f.seek(0)
        f.write(str(i))
        f.flush()
    f.close()

问题：

为什么我可以在守护进程运行时写入文件？ echo 1 > sensor-ouput 不会报错。 只有一个进程写入文件并可能同时读取多个进程。在这些情况下，我是否遗漏了一些同步问题？ 鉴于文件是在 ramfs 分区上打开的，这种方法是否落后于使用命名管道？

【问题讨论】：

因为你不能做内核能做的事情。绝对地;内核从不真正写入文件。命名管道是一个完全不同的问题的解决方案。

kernel never actually writes files 如果我将它们写入内存，它们也不会出现在这个解决方案中

如果您将文件写入 ramdisk，您仍在写入文件。

IMO 一种更好的方法是像内核那样做，即创建一个虚拟文件系统；使用保险丝很容易做到。当其他应用程序尝试读取（或执行其他操作）您公开的“假文件”时，fuse 会调用您的函数，而不是不断地向文件写入（可能无用的）内容（也会让您自己暴露于竞争条件等）。跨度>

【参考方案1】：

您可以写入文件，因为默认情况下文件未锁定。你需要用 os.lockf() 锁定它。

您的多个读者可能会在您期望相同的地方读取不同的值。考虑以下场景

作家写 10 阅读器 #1 读取 10 阅读器 #2 读取 10 作家写 11 阅读器 #3 读取 11

此时阅读器#3 与阅读器#1 和#2 相比处于不同的状态。

命名管道是 FIFO 结构，它们确保消息的顺序，而文件没有。另一方面，管道不是持久的，一旦消息被读取，它就会消失。

编辑：实际上 fcntl.flock() 可能是您想要锁定的，而不是 os.lockf()