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Linux man pages onlineの内容を実装を踏まえて書き改めて形となります。

ファイル読み書きは、そのファイルのパスをdentry走査し、そのdentryからのinodeのコールバック関数をfileオペレーションコールバックに設定し、ファイルの読み書きを行っています。fhandleはファイル名からファイル読み書きするのでなく、ファイルシステムのinode情報から直接ファイル読み書きするものです。

nfsではファイルパス等、各クライアント依存でリアルタイムに反映されません。実装によっては、クライアントサイドのキャッシュとも影響してきます。従ってファイルのやり取りは直接inodeで行った方が他のクライアントからの影響が少ないわけです。例えば、ファイルをrenameしてもinodeは同じです。従ってrenameに関係なく、rename前の名前で。というイメージでrenameされたファイルを読み書きできるわけです。ただし、inodeからファイルを取得すると言うことで、この実装はファイルシステム依存となります。なおファイルシステムにstruct export_operationsが設定されていなければ、サポートされません。

システムコールname_to_handle_atとopen_by_handle_atは、ユーザランドでnfsを実装するためのシステムコールらしく、下記サンプルは、Linux man pages onlineサンプルのエッセンスだけを抜き出し、見やすくしたものです。

fhandlesize_get()でstruct file_handle *fhpのサイズを取得しています。そこに設定されるinode情報はファイルシステムによって異なるからです。

fhandlesize_get()で/mntのファイルシステムのfhandleサイズを取得します。この時fh.handle_bytes = 0でname_to_handle_at()をコールすると、fhにはhandle_bytesとhandle_typeしか設定されません。取得したサイズメモリを確保したfphを取得し、fhandle_get()で/mnt/hogeのfhandlを取得します。

このfhandleでfhandle_read()をコールすることで、/mnt/hogeを読み出します。なお、/mnt/hogeのファイルシステムのマウントポイントのFILEIDが必要となります。実サンプルでは/proc/self/mountinfoからname_to_handle_at()で取得した/mnt/hogeのマウントIDからマウント先を取得するようになっていますが、ここでは/mntと決め打ちしています。一般ユーザはマウント先をunmountできません。従ってパス名を変更することもできません。

#define _GNU_SOURCE

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

void    fhandle_read(int mount_fd, struct file_handle *fhp);
void    fhandle_get(char* file, struct file_handle* fhp, int* mount_id);
int     fhandlesize_get(char* path);

#define errExit(msg)    do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \
                       } while (0)

int
main(int argc, char *argv[])
{
       struct file_handle *fhp;
       int mount_id, fhsize, flags, dirfd, j;
       int     size;

       size = fhandlesize_get("/mnt/hoge");
       fhsize = sizeof(struct file_handle) + size;
       fhp = malloc(fhsize);
       if (fhp == NULL)
               errExit("realloc");
       fhp->handle_bytes = size;

       fhandle_get("/mnt/hoge", fhp, &mount_id);

       fhandle_read(mount_id, fhp);

       exit(EXIT_SUCCESS);
}

int     fhandlesize_get(char* path)
{
       struct file_handle fh;
       int     mount_id;

       fh.handle_bytes = 0;
       if (name_to_handle_at(AT_FDCWD, path, &fh, &mount_id, 0) != -1 || errno != EOVERFLOW) {
               fprintf(stderr, "Unexpected result from name_to_handle_at()\n");
               exit(EXIT_FAILURE);
       }
       return fh.handle_bytes;
}

void    fhandle_get(char* file, struct file_handle* fhp, int* mount_id)
{
       int     j;

       if (name_to_handle_at(AT_FDCWD, "/mnt/hoge", fhp, mount_id, 0) == -1)
               errExit("name_to_handle_at");

       printf("mount   :%d\n", *mount_id);
       printf("size    :%d\n", fhp->handle_bytes);
       printf("type    :%d\n", fhp->handle_type);
       printf("f_handle:");
       for (j = 0; j < fhp->handle_bytes; j++)
               printf("%02x:", fhp->f_handle[j]);
       printf("\n");
}

void    fhandle_read(int mount_id, struct file_handle *fhp)
{
       int     fd, nread, mnt_fd;
       char    buf[64];

       mnt_fd = open("/mnt", O_RDONLY);
       if (fd == -1) {
               printf("read pen err\n");
               exit(1);
       }

       fd = open_by_handle_at(mnt_fd, fhp, O_RDONLY);
       nread = read(fd, buf, sizeof(buf));
       if (nread == -1)
               errExit("read");

       buf[nread] = 0;
       printf("data    :%s\n",  buf);
}

[root@localhost kitamura]# echo abcdefg > /mnt/hoge
[root@localhost kitamura]# ./a.out
mount   :43
size    :8
type    :1
f_handle:1d:00:00:00:86:75:c0:e3:
data    :abcdefg

[root@localhost kitamura]# cat /proc/self/mountinfo | grep 43
43 22 8:17 / /mnt rw,relatime - ext3 /dev/sdb1 rw,user_xattr,acl,barrier=1,nodelalloc,data=ordered

handle_bytesはf_handleのバイトサイズ(インデックス数)、handle_typeはf_handle情報のタイプで、デフォルトはFILEID_INO32_GEN=1で、32ビット長さで、i_no/i_generationが設定されということです。

struct file_handle {
       __u32 handle_bytes;
       int handle_type;
       unsigned char f_handle[0];
};

補足

fh.handle_bytesが取得するファイルシステムのf_handle領域よりhandle_bytesが小さいとき、EOVERFLOWエラーとなり、そのメッセージがname_to_handle_at: Value too large for defined data typeとなります。

fhandlesize_get()でEOVERFLOWはエラーとしていません。