5分钟搞懂用户空间文件系统FUSE工作原理（用户空间和内核空间）

fuse是什么？FUSE，implementing filesystems in user space，在用户空间实现文件系统简单讲，用户可通过fuse在用户空间来定制实现自己的文件系统为什么要有fuse？。

现存文件系统难以满足用户的特别需求，内核下定制开发文件系统难度较高，在用户空间可定制实现文件系统是有需求的并且，用户空间下调试工具丰富，出问题不会导致系统崩溃，开发难度相对较低，开发周期较短fuse工作原理。

完整的fuse功能包括a）用户态customize文件系统b）用户态fuse库（libfuse）c）内核支持（fs/fuse/*），共3层结构协作完成。

接下来，我会站在fuse文件系统使用者的角度，在encounter/solve模式下解释fuse的工作原理，假设开发者发布的基于fuse开发的文件系统名字为ZFUSE现在，/mnt/fuse目录已经挂载了ZFUSE。

作为使用者，准备在/mnt/fuse目录下创建第一个文件my.log

open系统调用进入kernel space，vfs层根据挂载点文件的操作函数对应到fuse_create_open问题1，既然在用户态实现文件系统，那么create代码怎么能在内核空间呢？fuse_create_open只是为了对接vfs，真正的处理代码仍然在用户空间实现。

问题2，目前已在内核空间，如何在用户空间处理？简单讲，在fuse_create_open内会创建一个包含FUSE_CREATE操作数的消息，将消息通过管道文件发送给管道另一端的用户态接收进程问题3，用户态接收进程？。

是的，该进程在ZFUSE挂载时由libfuse库代码中创建，作用是读取管道文件消息并根据消息的操作数来执行对应操作，在这里解析到的是FUSE_CREATE操作数，对应libfuse库中的fuse_lib_create函数。

问题4，目前ZFUSE做了什么？libfuse只是将操作接口与内核VFS做到一一对接，而真正完成操作的还是ZFUSE，在fuse_lib_create中会调用ZFUSE内定义的create函数问题5，为什么需要libfuse的接口？。

解耦合，简化ZFUSE开发假设ZFUSE不需要lseek操作，那么就不需要实现lseek操作，而我们无法控制用户的行为，这里用户是指ZFUSE文件系统的使用者假设用户在使用ZFUSE时进行了lseek操作，那么会先由libfuse提供的fuse_lib_lseek接口处理，libfuse发现ZFUSE没有实现lseek，就直接返回不支持此操作。

假设libfuse没有实现这层接口，那么ZFUSE就必须实现一个lseek接口，并且将里面的逻辑操作设置为直接返回不支持，这在设计上明显笨拙到这里，结合下图把过程再串一遍1）ZFUSE挂载到/mnt/fuse，libfuse会fork出后台进程，用于读取管道文件消息。

2）用户使用ZFUSE文件系统，创建文件my.log3）调用系统调用4）经VFS交由fuse处理5）fuse下的create处理，向管道发送带创建操作（FUSE_CREATE）的消息，当前进程A加入等待队列

6）libfuse下创建的后台进程读取到消息，解析操作数为FUSE_CREATE，对应到fuse_lib_create，即low level层接口7）fuse_lib_create中调用ZFUSE的上层接口zfuse.create，由ZFUSE来实现创建操作。

8）完成创建后，通过libfuse中的fuse_reply_create向管道发送完成消息从而唤醒之前加入等待队列的进程A9）进程A得到创建成功的消息，系统调用结束，/mnt/fuse/my.log文件创建成功