带有 clang++ 的 std::filesystem::remove_all 中的潜在错误

Question

不要在家尝试做这个

我对std::filesystem::remove_all有一个奇怪的问题。 我编写了一个程序，将N文件写入磁盘的单个目录中，然后删除所有文件（这是有充分理由的）。 但是，当我使用std::filesystem::remove_all我会收到如下错误：

filesystem error: cannot remove all: Structure needs cleaning [./tmp_storage] [./tmp_storage/2197772]

并且该文件夹未删除（显然调用失败）并在显示文件系统“损坏”后调用ls ：

$ ls tmp_storage/
ls: cannot access 'tmp_storage/2197772': Structure needs cleaning
ls: cannot access 'tmp_storage/5493417': Structure needs cleaning
...

我必须修复文件系统。 完整的程序如下所示：

#include <fmt/core.h>
#include <CLI/CLI.hpp>

#include <filesystem>
#include <fstream>
#include <string>
#include <exception>

int main(int argc, char** argv)
{
  size_t num_files{64000000};

  CLI::App app("Writes N number of files to dir in file system to check the maximum number of files in a directory");
  app.add_option("-c,--count", num_files, fmt::format("How many files generate [Default: {}]", num_files));
  CLI11_PARSE(app, argc, argv);

  std::string base_path = "./tmp_storage";

  if (!std::filesystem::exists(base_path))
  {
    std::filesystem::create_directory(base_path); 
  }

  size_t i;

  for (i = 1; i <= num_files; ++i)
  {
    std::string file_path = fmt::format("{}/{}", base_path, std::to_string(i));
    std::ofstream out(file_path, std::ios::binary);

    if (out.fail())
    {
      break; 
    }

    try
    {
      out << std::to_string(i); 
    }
    catch(const std::exception& e)
    {
      fmt::print("{}\n", e.what());
    }
  }

  fmt::print("Wrote {} out of {} files\n", i, num_files);

  try
  {
    std::filesystem::remove_all(base_path);
  }
  catch(const std::exception& e)
  {
    fmt::print("{}\n", e.what());
  }
  
  fmt::print("Done\n");
  
  return 0; 
}

使用以下 Makefile 编译：

CC = clang++
CXX_FLAGS = -std=c++17
LINK_FLAGS = -lfmt

all:
    $(CC) $(CXX_FLAGS) main.cpp -o main $(LINK_FLAGS)

我已经能够在 Fedora Server 33/34 和 Ubuntu 上使用 XFS 复制 Fedora 和使用 EXT4 和 XFS 的 Ubuntu 上的行为。 这是std::filesystem::remov_all错误还是我做错了什么？

对于 Fedora，内核版本是： Linux 5.12.12-300.fc34.x86_64 x86_64 with clang version

clang version 12.0.0 (Fedora 12.0.0-2.fc34)
Target: x86_64-unknown-linux-gnu
Thread model: posix
InstalledDir: /usr/bin

Answer 1

注意：这不是底层和操作系统问题的解决方案，而是在 C++ 中避免它的一种方法。

我们需要对原始代码进行的更改是“最小的”。 所有更改都对 try 块进行

 try
  {
    std::filesystem::remove_all(base_path);
  }
  catch(const std::exception& e)
  {
    fmt::print("{}\n", e.what());
  }

并替换： std::filesystem::remove_all(base_path); 与顺序删除。

for (auto& path : std::filesystem::directory_iterator(base_path))
{
    std::filesystem::remove(path);
}

将原始代码更改为

#include <fmt/core.h>
#include <CLI/CLI.hpp>

#include <filesystem>
#include <fstream>
#include <string>
#include <exception>

int main(int argc, char** argv)
{
    size_t num_files{64000000};
    
    CLI::App app("Writes N number of files to dir in file system to check the maximum number of files in a directory");
    app.add_option("-c,--count", num_files, fmt::format("How many files generate [Default: {}]", num_files));
    CLI11_PARSE(app, argc, argv);

    std::string base_path = "./tmp_storage";

    if (!std::filesystem::exists(base_path))
    {
        std::filesystem::create_directory(base_path); 
    }

    size_t i;

    for (i = 1; i <= num_files; ++i)
    {
        std::string file_path = fmt::format("{}/{}", base_path, std::to_string(i));
        std::ofstream out(file_path, std::ios::binary);

        if (out.fail())
        {
            break; 
        }

        try
        {
            out << std::to_string(i); 
        }
        catch(const std::exception& e)
        {
            fmt::print("{}\n", e.what());
        }
    }

    fmt::print("Wrote {} out of {} files\n", i, num_files);

    try
    {
        for (auto& path : std::filesystem::directory_iterator(base_path))
        {
            std::filesystem::remove(path); 
        }
    }
    catch(const std::exception& e)
    {
        fmt::print("{}\n", e.what());
    }
  
    fmt::print("Done\n");
  
    return 0; 
}

Answer 2

我尝试使用这个修改过的程序（删除 fmt 和 cli11 依赖项）在 Fedora 34 上重现这个：

#include <filesystem>
#include <fstream>
#include <string>
#include <exception>

int main(int argc, char** argv)
{
  size_t num_files{64000000};

  if (argc > 1)
    num_files = std::stol(argv[1]);

  std::string base_path = "./tmp_storage";

  try
  {
    if (!std::filesystem::exists(base_path))
    {
      std::filesystem::create_directory(base_path); 
    }

    size_t i;

    for (i = 1; i <= num_files; ++i)
    {
      auto si = std::to_string(i);
      std::string file_path = base_path + '/' + si;
      std::ofstream out(file_path, std::ios::binary);

      if (out.fail())
        throw std::system_error(errno, std::generic_category(), "ofstream failed: " + file_path);

      try
      {
        out << si;
      }
      catch(const std::exception& e)
      {
        std::puts(e.what());
      }
    }

    std::printf("Wrote %zu out of %zu files\n", i - 1, num_files);

    std::filesystem::remove_all(base_path);
  }
  catch(const std::exception& e)
  {
    std::puts(e.what());
  }
  
  std::puts("Done");
  
  return 0; 
}

我无法在 F34 中重现错误，使用 ext4 或 xfs 或使用 btrfs 的默认安装选择。 我也无法在另一台使用 xfs、clang 13.0.0 和 libstdc++-11.2.1 以及内核 5.14.0 的服务器上重现它。 这意味着我无法调试std::filesystem实现破坏文件系统的地方，也无法将其报告给内核团队。

我不确定代码是遇到内核错误还是硬件有问题。 您是否检查了系统日志在文件系统损坏时所说的内容？ 内核哪里有错误？

编辑：另外，你的磁盘使用 LVM 吗？ 我认为我所有的测试都没有 LVM。