Go语言在Linux上管理回环设备：os/exec与cgo的实现策略

package main

import (
    "bytes"
    "fmt"
    "log"
    "os"
    "os/exec"
    "strings"
)

// createLoopbackDevice 创建一个回环设备，并返回其设备路径（如 /dev/loop0）
func createLoopbackDevice(filePath string) (string, error) {
    // losetup -f <filePath>
    cmd := exec.Command("losetup", "-f", filePath)
    var stdout, stderr bytes.Buffer
    cmd.Stdout = &stdout
    cmd.Stderr = &stderr

    err := cmd.Run()
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("执行losetup -f %s 失败: %w, stderr: %s", filePath, err, stderr.String())
    }

    // losetup -j <filePath> -o NAME
    // 查找刚刚创建的回环设备名称
    cmdFind := exec.Command("losetup", "-j", filePath, "-o", "NAME")
    stdoutFind, stderrFind := bytes.Buffer{}, bytes.Buffer{}
    cmdFind.Stdout = &stdoutFind
    cmdFind.Stderr = &stderrFind

    err = cmdFind.Run()
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("查找回环设备名称失败: %w, stderr: %s", err, stderrFind.String())
    }

    deviceName := strings.TrimSpace(stdoutFind.String())
    if deviceName == "" {
        return "", fmt.Errorf("未能获取回环设备名称，stdout: %s", stdoutFind.String())
    }
    return deviceName, nil
}

// destroyLoopbackDevice 销毁指定的回环设备
func destroyLoopbackDevice(devicePath string) error {
    // losetup -d <devicePath>
    cmd := exec.Command("losetup", "-d", devicePath)
    var stderr bytes.Buffer
    cmd.Stderr = &stderr

    err := cmd.Run()
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("执行losetup -d %s 失败: %w, stderr: %s", devicePath, err, stderr.String())
    }
    return nil
}

func main() {
    // 1. 创建一个用于回环设备的文件
    testFilePath := "test_loopback_file.img"
    file, err := os.Create(testFilePath)
    if err != nil {
        log.Fatalf("创建文件 %s 失败: %v", testFilePath, err)
    }
    // 写入一些数据，确保文件有一定大小，否则losetup可能报错
    _, err = file.WriteString(strings.Repeat("A", 1024*1024*10)) // 10MB
    file.Close()
    if err != nil {
        os.Remove(testFilePath)
        log.Fatalf("写入文件 %s 失败: %v", testFilePath, err)
    }
    defer os.Remove(testFilePath) // 程序结束时删除文件

    fmt.Printf("已创建测试文件: %s\n", testFilePath)

    // 2. 创建回环设备
    devicePath, err := createLoopbackDevice(testFilePath)
    if err != nil {
        log.Fatalf("创建回环设备失败: %v", err)
    }
    fmt.Printf("成功创建回环设备: %s 关联到文件: %s\n", devicePath, testFilePath)

    // 3. 可以在这里挂载、使用回环设备...
    // 例如: os.MkdirAll("/mnt/loop", 0755)
    // exec.Command("mkfs.ext4", devicePath).Run()
    // exec.Command("mount", devicePath, "/mnt/loop").Run()
    // defer exec.Command("umount", "/mnt/loop").Run()

    fmt.Println("回环设备已准备就绪，等待销毁...")
    // 实际应用中，这里会有业务逻辑，例如文件系统操作

    // 4. 销毁回环设备
    err = destroyLoopbackDevice(devicePath)
    if err != nil {
        log.Fatalf("销毁回环设备 %s 失败: %v", devicePath, err)
    }
    fmt.Printf("成功销毁回环设备: %s\n", devicePath)
}

// loopback.go (Go文件)
package main

/*
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/loop.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

// 假设我们从losetup.c中提取并简化了核心逻辑
// 这是一个高度简化的示例，实际的losetup逻辑复杂得多
// 并且需要处理设备查找、配置等
int _create_loop_device_fd(int file_fd, char* dev_name_buf, int buf_len) {
    int loop_fd = -1;
    struct loop_info64 li;
    int i;

    // 查找一个可用的回环设备
    for (i = 0; i < 256; i++) { // 遍历可能的设备号
        char path[32];
        snprintf(path, sizeof(path), "/dev/loop%d", i);
        loop_fd = open(path, O_RDWR);
        if (loop_fd >= 0) {
            // 检查设备是否空闲
            if (ioctl(loop_fd, LOOP_GET_STATUS64, &li) < 0 && errno == ENXIO) {
                // 找到了一个空闲设备
                strncpy(dev_name_buf, path, buf_len - 1);
                dev_name_buf[buf_len - 1] = '\0';
                return loop_fd;
            }
            close(loop_fd);
        }
    }
    return -1; // 未找到可用设备
}

int _destroy_loop_device_fd(int loop_fd) {
    return ioctl(loop_fd, LOOP_CLR_FD, 0);
}

// 实际的losetup工具会使用LO_SET_FD来绑定文件和回环设备
// 这里的_create_loop_device_fd只是为了找到一个空闲设备
// 真正的绑定需要更多的ioctl操作和loop_info64结构体填充
// int _bind_file_to_loop(int loop_fd, int file_fd, ...) {
//    // 填充loop_info64结构体
//    // ioctl(loop_fd, LOOP_SET_FD, file_fd);
//    // ioctl(loop_fd, LOOP_SET_STATUS64, &li);
// }

*/
import "C"

import (
    "fmt"
    "os"
    "syscall"
    "unsafe"
)

// CreateLoopbackDeviceCgo 尝试通过cgo创建回环设备 (高度简化，仅为演示原理)
// 实际实现需要更复杂的C代码和ioctl调用
func CreateLoopbackDeviceCgo(filePath string) (string, error) {
    file, err := os.OpenFile(filePath, os.O_RDWR, 0)
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("打开文件 %s 失败: %w", filePath, err)
    }
    defer file.Close()

    fileFD := int(file.Fd())
    devNameBuf := make([]byte, 32) // 用于接收设备名称

    // 调用C函数查找一个空闲的回环设备
    // 这是一个非常简化的版本，实际的losetup会直接绑定文件描述符
    cLoopFD := C._create_loop_device_fd(C.int(fileFD), (*C.char)(unsafe.Pointer(&devNameBuf[0])), C.int(len(devNameBuf)))
    if cLoopFD < 0 {
        return "", fmt.Errorf("未能找到空闲回环设备或创建失败")
    }
    defer C.close(cLoopFD) // 关闭C语言打开的设备文件描述符

    // 实际的losetup会在这里进行LOOP_SET_FD和LOOP_SET_STATUS64等ioctl调用
    // 这里我们仅演示了如何找到一个设备，但未实现真正的绑定
    // 假设我们已经成功绑定了文件到这个设备
    devicePath := C.GoString((*C.char)(unsafe.Pointer(&devNameBuf[0])))

    // 真正的绑定逻辑需要在这里实现，例如：
    // var li C.struct_loop_info64
    // C.memset(unsafe.Pointer(&li), 0, C.sizeof_struct_loop_info64)
    // // 填充li结构体
    // // C.ioctl(cLoopFD, C.LOOP_SET_FD, C.int(fileFD))
    // // C.ioctl(cLoopFD, C.LOOP_SET_STATUS64, unsafe.Pointer(&li))

    // 为了让这个示例看起来“工作”，我们假设绑定成功并返回设备路径
    // 实际生产代码需要完善上述ioctl逻辑
    // 注意：此示例代码并未真正将文件与回环设备绑定，仅演示了cgo调用C函数的框架。
    // 实际的losetup功能远比这复杂。
    return devicePath, nil
}

// DestroyLoopbackDeviceCgo 通过cgo销毁回环设备 (同样高度简化)
func DestroyLoopbackDeviceCgo(devicePath string) error {
    // 打开回环设备文件描述符
    loopFile, err := os.OpenFile(devicePath, os.O_RDWR, 0)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("打开回环设备 %s 失败: %w", devicePath, err)
    }
    defer loopFile.Close()

    loopFD := int(loopFile.Fd())
    ret := C._destroy_loop_device_fd(C.int(loopFD))
    if ret < 0 {
        return fmt.Errorf("销毁回环设备 %s 失败: %s", devicePath, syscall.Errno(-ret).Error())
    }
    return nil
}

// func main() {
//  // 由于cgo示例的复杂性和不完整性，这里不再提供完整的main函数调用
//  // 仅作为原理性说明
//  fmt.Println("Cgo approach is complex and requires full C source integration.")
//  fmt.Println("Consider using os/exec for simplicity and robustness.")
// }