FUSE ile Python Kullanarak Kendi Sanal Dosya Sisteminizi Yazın

Dosya sistemi yazmak denildiğinde akla çekirdek kodu, korkutucu C işaretçileri ve bilgisayarı yeniden başlatma ritüelleri gelebilir. FUSE sayesinde bunların çoğuna gerek kalmadan Python veya Go ile dosya işlemlerine kendi kurallarımızı uygulayabiliriz. Örneğin içeriğini çalışma anında üreten, buluttaki verileri dosya gibi gösteren ya da tüm yazılanları otomatik şifreleyen bir sistem geliştirebiliriz. ``

FUSE tam olarak nedir?

FUSE, yani Filesystem in Userspace, dosya sistemi mantığının kullanıcı alanında çalışan normal bir program tarafından uygulanmasını sağlayan Linux altyapısıdır. Uygulamalar yine open, read, write ve stat gibi standart sistem çağrılarını kullanır. Çekirdekteki FUSE sürücüsü bu istekleri bizim sürecimize iletir, cevabı alır ve uygulamaya döndürür.

Akış kabaca şöyledir:

1. Kullanıcı /mnt/ozel/merhaba.txt dosyasını okur.
2. İşletim sistemi isteği FUSE sürücüsüne gönderir.
3. FUSE, Python programımızdaki read() metodunu çağırır.
4. Metodun ürettiği veri kullanıcıya teslim edilir.

Bir işlemin toplam gecikmesini basitçe $T = T_{kernel} + T_{iletisim} + T_{uygulama}$ şeklinde düşünebiliriz. Kullanıcı alanına geçiş ek maliyet oluşturduğu için FUSE her senaryoda yerel dosya sistemleri kadar hızlı değildir; fakat geliştirme kolaylığı çoğu özel proje için daha değerlidir.

Python ile çalışan küçük bir örnek

Ubuntu tabanlı bir sistemde gerekli paketleri şu şekilde kurabiliriz:

sudo apt install fuse3 libfuse3-dev
python3 -m pip install fusepy
mkdir -p /tmp/benimfs

Aşağıdaki dosya sistemi yalnızca merhaba.txt isimli sanal bir dosya sunar. Dosyanın fiziksel diskte bulunması gerekmez; içerik Python tarafından anlık üretilir.

from fuse import FUSE, Operations
import errno
import os

class BenimFS(Operations):
    mesaj = b"Merhaba, bu veri sanal dosya sisteminden geliyor!\n"

    def getattr(self, path, fh=None):
        if path == "/":
            return {
                "st_mode": 0o40555,
                "st_nlink": 2
            }

        if path == "/merhaba.txt":
            return {
                "st_mode": 0o100444,
                "st_nlink": 1,
                "st_size": len(self.mesaj)
            }

        raise OSError(errno.ENOENT, os.strerror(errno.ENOENT))

    def readdir(self, path, fh):
        return [".", "..", "merhaba.txt"]

    def open(self, path, flags):
        if path != "/merhaba.txt":
            raise OSError(errno.ENOENT, "Dosya bulunamadı")
        if flags & (os.O_WRONLY | os.O_RDWR):
            raise OSError(errno.EACCES, "Dosya salt okunur")
        return 0

    def read(self, path, size, offset, fh):
        return self.mesaj[offset:offset + size]

if __name__ == "__main__":
    FUSE(BenimFS(), "/tmp/benimfs", foreground=True)

getattr() dosyanın türünü, izinlerini ve boyutunu bildirir. readdir() dizin listesini üretir. open() erişim kurallarını denetlerken read() istenen aralıktaki baytları döndürür. Programı python3 benimfs.py ile çalıştırdıktan sonra başka bir terminalde cat /tmp/benimfs/merhaba.txt komutu kullanılabilir. Ayırmak için fusermount3 -u /tmp/benimfs yeterlidir.

Tasarımda dikkat edilmesi gerekenler

Gerçek bir projede eşzamanlı erişim, önbellekleme, dosya tanıtıcıları, kullanıcı kimlikleri ve hata kodları hesaba katılmalıdır. read() metodunun tüm içeriği değil, yalnızca offset ile başlayan size baytı döndürmesi özellikle önemlidir. Aksi hâlde büyük dosyalarda beklenmedik sonuçlar oluşabilir.

FUSE; prototipler, eğitim araçları, arşiv görüntüleyicileri ve uzak depolama istemcileri için güçlü bir oyun alanıdır. Çekirdeğe dalmadan işletim sisteminin dosya soyutlamasını kullanabilir, hatta bir REST API’yi klasör ve dosyalardan oluşan doğal bir arayüze dönüştürebilirsiniz.