Systemd自动Unmount机制分析

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作者： 耗子007

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遇到过systemd会自动unmount一些目录，导致异常。那么systemd为什么会出现autounmount的情况呢？
这里进行简单的分析一下。

注：该异常的systemd版本为systemd-219-19.el7.x86_64

异常必现的方式

[root@lin ~]# mount -t ramfs /dev/nonexistent /hello/kitty
[root@lin ~]# echo $?
0
[root@lin ~]# mount | grep /hello/kitty
[root@lin ~]# umount /hello/kitty
umount: /hello/kitty: not mounted
[root@lin ~]# rmdir /hello/kitty

这里的/dev/nonexistent表示该设备不存在，注意这里必现是/dev目录下的才能触发该异常。
查看/var/log/message会发现日志如下：

Jun  1 11:07:44 ws systemd: Unit hello-kitty.mount is bound to inactive unit dev-littlecat.device. Stopping, too.
Jun  1 11:07:44 ws systemd: Unmounting /hello/kitty...
Jun  1 11:07:44 ws systemd: Unmounted /hello/kitty.

参考文档：

• Bug 1226528 - unwanted automatic umount when device does not exist for nondev fs
• 对应PATCH

监听mountinfo

监听mountinfo调用流程

src/core/main.c  main
    --> src/core/manager.c  manager_startup
        --> src/core/manager.c  manager_enumerate 
            --> src/core/mount.c  mount_enumerate
                --> src/libsystemd/sd-event/sd-event.c  sd_event_add_io
                    --> /src/libsystemd/sd-event/sd-event.c  source_io_register

注：manager_enumerate会加载所有的units，执行enumerate操作，由于mount的unit对应的是mount_enumerate。
因此，会调用mount_enumerate函数。

mount_enumerate中注册的调用如下：

sd_event_add_io(m->event, &m->mount_event_source, 
                fileno(m->proc_self_mountinfo), 
                EPOLLPRI, 
                mount_dispatch_io, 
                m);

sd_event_add_io(m->event, &m->mount_utab_event_source, 
                m->utab_inotify_fd, 
                EPOLLIN, 
                mount_dispatch_io, 
                m);

需要注意：

• fileno(m-proc_self_mountinfo)，这个就是获取文件“/proc/self/mountinfo”的句柄。
• EPOLLPRI，是epoll机制使用的参数，表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）
• mount_dispatch_io，表示接收到事件时，触发的回调处理函数。
• m->utab_inotify_fd,对应于文件“/run/mount”
• EPOLLIN，是epoll机制使用的参数，表示有可读数据。

sd_event_add_io函数事件调用的是source_io_register函数进行注册，它基于epoll机制实现。

//source_io_register函数实现
    ......
        if (s->io.registered)
                r = epoll_ctl(s->event->epoll_fd, EPOLL_CTL_MOD, s->io.fd, &ev);
        else
                r = epoll_ctl(s->event->epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, s->io.fd, &ev);
    ......

如果event已经注册，这通过EPOLL_CTL_MOD入参，进行更新，否则增加该event的监听。

这一串的调用，其实就是注册监听文件“/proc/self/mountinfo”或者“/run/mount”，当该文件有数据可读时，会触发回调函数mount_dispatch_io。

回调函数mount_dispatch_io

发现”/proc/self/mountinfo”有新的mount，添加mount unit的流程以及添加需要umount依赖的流程：

-->  src/core/mount.c  mount_load_proc_self_mountinfo
    --> src/core/mount.c  mount_setup_unit
        -->  src/core/mount.c  unit_new
        -->  src/core/mount.c  should_umount
        -->  src/core/mount.c  unit_add_dependency_by_name -- UNIT_CONFLICTS -- SPECIAL_UMOUNT_TARGET

发现设备状态变化，触发unmount的调用流程：

-->  src/core/device.c  device_found_node
    --> src/core/device.c  device_update_found_by_name
        --> src/core/device.c  device_update_found_one
            --> src/core/device.c  device_set_state
                --> src/core/unit.c  unit_notify
                    --> src/core/job.c  job_finish_and_invalidate  -- JOB_STOP -- UNIT_CONFLICTED_BY
                    --> src/core/job.c  job_finish_and_invalidate

修复PATCH分析

• PATCH的unmount标准：识别出非mounted对应的what，并且识别just_mounted和just_changed的what。用于触发umount流程时，判断需要umount那些mount。
• 未打该PATCH之前的标准：所有非mounted的而且what不为空的mount，都会触发unmount流程。

if (!mount->is_mounted) {
  
+                        /* A mount point is gone */
+
                          mount->from_proc_self_mountinfo = false;
  
                          switch (mount->state) {
 @@ -1710,13 +1715,17 @@ static int mount_dispatch_io(sd_event_source *source, int fd, uint32_t revents,
                                  break;
                          }
  
 -                        if (mount->parameters_proc_self_mountinfo.what)
 -                                (void) device_found_node(m, mount->parameters_proc_self_mountinfo.what, false, DEVICE_FOUND_MOUNT, true);
 +                        /* Remember that this device might just have disappeared */
 +                        if (mount->parameters_proc_self_mountinfo.what) {
  
 +                                if (set_ensure_allocated(&gone, &string_hash_ops) < 0 ||
 +                                    set_put(gone, mount->parameters_proc_self_mountinfo.what) < 0)
 +                                        log_oom(); /* we don't care too much about OOM here... */
 +                        }
  
                  } else if (mount->just_mounted || mount->just_changed) {
  
 -                        /* New or changed mount entry */
 +                        /* A mount point was added or changed */
  
                          switch (mount->state) {
  
 @@ -1741,12 +1750,27 @@ static int mount_dispatch_io(sd_event_source *source, int fd, uint32_t revents,
                                  mount_set_state(mount, mount->state);
                                  break;
                          }
 +
 +                        if (mount->parameters_proc_self_mountinfo.what) {
 +
 +                                if (set_ensure_allocated(&around, &string_hash_ops) < 0 ||
 +                                    set_put(around, mount->parameters_proc_self_mountinfo.what) < 0)
 +                                        log_oom();
 +                        }
                  }

触发不在around中的device的Unmount流程：

+        SET_FOREACH(what, gone, i) {
+                if (set_contains(around, what))
+                        continue;
+
+                /* Let the device units know that the device is no longer mounted */
+                (void) device_found_node(m, what, false, DEVICE_FOUND_MOUNT, true);
+        }

注：what其实就是device