Linux系统编程

ustat 系统调用及示例

好的，我们来深入学习 ustat 系统调用

1. 函数介绍

ustat (Unix Status) 是一个非常古老的 Unix 系统调用，它的作用是获取已挂载文件系统的信息，特别是文件系统根节点（即设备）的一些基本统计信息，比如总空闲块数、总空闲 inode 数等。

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你可以把它想象成一个远古版本的、功能非常有限的 statfs。在早期的 Unix 系统中，它被用来快速查看某个设备（代表一个文件系统）的健康状况和容量。

然而，对于现代的 Linux 系统（特别是基于 glibc 的系统），ustat 已经被弃用 (deprecated) 了。

简单来说，ustat 是一个过时的、不推荐在现代 Linux 编程中使用的系统调用。

https://www.calcguide.tech/2025/08/07/ustat-系统调用及示例/

为什么被弃用？

功能有限：它提供的信息远不如现代的 statfs 或 statvfs 丰富和准确。

设计陈旧：它基于设备号 (dev_t) 工作，而现代文件系统和挂载方式（如网络文件系统 NFS、伪文件系统 tmpfs 等）使得仅通过设备号获取信息变得不准确或不可能。

更好的替代品：statfs (或 POSIX 标准的 statvfs) 提供了更全面、更标准化的文件系统信息查询接口。

2. 函数原型

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#include <ustat.h> // 包含 ustat 函数声明和 struct ustat

// 注意：在许多现代 Linux 系统上，这个头文件可能不存在或不推荐使用
int ustat(dev_t dev, struct ustat *ubuf);

3. 功能

获取指定设备号 (dev) 对应的文件系统的基本状态信息，并将结果存储在 ubuf 指向的 struct ustat 结构体中。

4. 参数

dev:

  • dev_t 类型。

  • 指定要查询的文件系统的设备号。设备号通常可以通过 stat() 系统调用获取文件或目录的 st_dev 字段来得到。

ubuf:

  • struct ustat * 类型。

  • 一个指向 struct ustat 结构体的指针。函数调用成功后，会将查询到的信息填充到这个结构体中。

5. struct ustat 结构体

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// 这是 ustat.h 中定义的结构（概念性）
struct ustat {
    daddr_t f_tfree;  /* Total free blocks */
    ino_t   f_tinode; /* Number of free inodes */
    char    f_fname&#91;6]; /* Filsys name, optional */
    char    f_fpack&#91;6]; /* Filsys pack name, optional */
};

  • f_tfree: 文件系统中总的空闲块数。

  • f_tinode: 文件系统中总的空闲 inode 数。

  • f_fname 和 f_fpack: 可选的文件系统名称和卷标，但通常不被现代文件系统支持。

6. 返回值

  • 成功: 返回 0。

  • 失败: 返回 -1，并设置全局变量 errno 来指示具体的错误原因。

7. 错误码 (errno)

  • EINVAL: dev 参数无效。

  • ENOSYS: 系统不支持 ustat 系统调用（在现代 Linux 上很常见）。

8. 相似函数或关联函数 (现代替代品)

  • statfs / fstatfs: 现代 Linux 中用于获取文件系统统计信息的标准系统调用。功能更强大，信息更丰富。

  • statvfs / fstatvfs: POSIX 标准定义的函数，与 statfs 功能类似，具有更好的可移植性。

  • stat: 获取文件或目录的状态信息，包括其所在的设备号 (st_dev)。

9. 为什么不推荐使用 ustat 以及现代替代方案

ustat 已经过时且不推荐使用。现代 Linux 编程应使用 statfs 或 statvfs。

现代替代方案示例 (statfs)

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#define _GNU_SOURCE // 启用 GNU 扩展
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/vfs.h>    // 包含 statfs
#include <sys/stat.h>   // 包含 stat
#include <string.h>
#include <errno.h>

int main() {
    struct statfs sfs;
    struct stat statbuf;
    const char *path = "/"; // 查询根文件系统

    printf("--- Demonstrating modern alternative to ustat: statfs ---\n");

    // 方法 1: 使用 statfs 直接查询路径
    printf("1. Querying filesystem info for path '%s' using statfs():\n", path);
    if (statfs(path, &sfs) == 0) {
        printf("  Filesystem Type (Magic): 0x%lx\n", (unsigned long)sfs.f_type);
        printf("  Block Size:              %ld bytes\n", (long)sfs.f_bsize);
        printf("  Total Blocks:            %ld\n", (long)sfs.f_blocks);
        printf("  Free Blocks:             %ld\n", (long)sfs.f_bfree);
        printf("  Available Blocks:        %ld (for non-root users)\n", (long)sfs.f_bavail);
        printf("  Total Inodes:            %ld\n", (long)sfs.f_files);
        printf("  Free Inodes:             %ld\n", (long)sfs.f_ffree);
        printf("  Filesystem ID:           %d:%d\n", (int)sfs.f_fsid.__val&#91;0], (int)sfs.f_fsid.__val&#91;1]);
    } else {
        perror("statfs");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 方法 2: 先用 stat 获取设备号，再用 statfs 查询 (模拟 ustat 的思路，但用 statfs)
    printf("\n2. Getting device number with stat() and querying with statfs():\n");
    if (stat(path, &statbuf) == 0) {
        printf("  Device ID for '%s': %ld\n", path, (long)statbuf.st_dev);
        // 注意：没有直接的 "statfs_by_dev" 函数。
        // 我们仍然需要一个路径。现代方法是直接用路径查询。
        // 如果真的需要基于设备号查询，需要遍历 /proc/mounts 等找到挂载点。
        // 这正是 ustat 设计上的局限性。
        printf("  Note: Modern statfs works with paths, not device IDs directly.\n");
        printf("        This is more robust than the old ustat approach.\n");
    } else {
        perror("stat");
    }

    printf("\n--- Summary ---\n");
    printf("1. ustat is obsolete and deprecated on modern Linux systems.\n");
    printf("2. Use statfs() or statvfs() instead for querying filesystem information.\n");
    printf("3. These modern functions provide more details and work correctly with all filesystem types.\n");

    return 0;
}

10. 编译和运行 (现代替代方案)

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# 假设代码保存在 modern_statfs_example.c 中
gcc -o modern_statfs_example modern_statfs_example.c

# 运行程序
./modern_statfs_example

11. 预期输出 (现代替代方案)

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--- Demonstrating modern alternative to ustat: statfs ---
1. Querying filesystem info for path '/' using statfs():
  Filesystem Type (Magic): 0xef53
  Block Size:              4096 bytes
  Total Blocks:            123456789
  Free Blocks:             56789012
  Available Blocks:        50000000 (for non-root users)
  Total Inodes:            30000000
  Free Inodes:             25000000
  Filesystem ID:           12345:67890

2. Getting device number with stat() and querying with statfs():
  Device ID for '/': 64768
  Note: Modern statfs works with paths, not device IDs directly.
        This is more robust than the old ustat approach.

--- Summary ---
1. ustat is obsolete and deprecated on modern Linux systems.
2. Use statfs() or statvfs() instead for querying filesystem information.
3. These modern functions provide more details and work correctly with all filesystem types.

12. 总结

ustat 是一个历史遗留的、已被弃用的系统调用。

  • 历史作用：在早期 Unix 系统中用于查询文件系统基本信息。

为何弃用：

  • 功能有限且不准确。

  • 基于设备号的设计不适用于现代复杂文件系统。

现代替代品：

  • statfs(path, &buf): 通过路径查询文件系统信息（推荐）。

  • statvfs(path, &buf): POSIX 标准接口，可移植性更好。

给 Linux 编程小白的建议：完全不需要学习 ustat。从一开始就应该学习和使用 statfs 或 statvfs 来获取文件系统信息。

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