如何在C语言中检测文件写入错误？

Question

我有一个嵌入式环境，用户可能会插入或拔出USB闪存驱动器。我想知道驱动器是否已被移除，或者在尝试写入驱动器时是否存在其他问题。然而，Linux只是将信息保存在其缓冲区中，并返回没有指示错误的结果。
我使用的计算机配备了2.4.26内核和libc 2.3.2。
我是这样挂载驱动器的：
i = mount(MEMORY_DEV_PATH, MEMORY_MNT_PATH, "vfat", MS_SYNCHRONOUS, NULL);
这样可以正常工作：
50:/root # mount
/dev/scsi/host0/bus0/target0/lun0/part1 on /mem type vfat (rw,sync)
50:/root #

稍后，我尝试将文件复制到它上面：

int ifile, ofile;
ifile = open("/tmp/tmpmidi.mid", O_RDONLY);
if (ifile < 0)
{
    perror("open in");
    break;
}
ofile = open(current_file_name.c_str(), O_WRONLY | O_SYNC);
if (ofile < 0)
{
    perror("open out");
    break;
}
#define BUFSZ 256
char buffer[BUFSZ];
while (1)
{
    i = read(ifile, buffer, BUFSZ);
    if (i < 0)
    {
        perror("read");
        break;
    }
    j = write(ofile, buffer, i);
    if (j < 0)
    {
        perror("write");
        break;
    }
    if (i != j)
    {
        perror("Sizes wrong");
        break;
    }
    if (i < BUFSZ)
    {
        printf("Copy is finished, I hope\n");
        close(ifile);
        close(ofile);
        break;
    }
}

如果使用一个写保护的USB存储器执行这段代码，则结果为：

Copy is finished, I hope

在控制台上，内核不断发出错误消息。我相信，如果我只是拔掉了USB驱动器（而没有卸载它），同样的事情也会发生。
我还尝试过调整devfs。我找到了如何使用注册事件自动挂载驱动器的方法，但似乎从未触发注销事件，当我拔出存储设备时。
如何在我的程序中确定我是否成功创建了一个文件？

7月4日更新： 我犯了一个愚蠢的错误，没有检查close()的结果。不幸的是，文件可以在没有错误的情况下关闭。所以这并没有帮助。那么fsync()呢？听起来很好，但它也没有捕捉到错误。
如果我有/sys文件，可能会有一些有趣的信息。我相信直到2.6.?，才会添加这个文件。
关于我的闪存驱动器质量的评论可能是有道理的。它是早期的产品之一。实际上，写保护开关现在似乎非常少见。
我认为我必须使用最彻底的选项：创建一个文件，卸载和重新挂载驱动器，并检查文件是否存在。如果这不能解决我的问题，那么肯定有什么问题！提醒自己：确保你尝试创建的文件不存在！
顺便说一句，这确实是一个C++程序。你可以通过我本来想简化的.c_str()看出来。

- rich

---

你尝试过使用C标准库的I/O函数（fopen，fread，fwrite等）而不是POSIX函数吗？ - Emile Cormier

你可能也想在关闭时检查错误。 - Vaughn Cato

Answer 1

如果您的应用程序想要将一个或多个文件保存到 USB 存储设备中，并在小 LED 灯灭后立即让用户拔出存储设备，则需要执行以下操作：

1. 在写入文件之前使用mount()挂载USB存储设备

   对此，您不需要挂载SYNC，这有助于低质量的USB存储设备。

2. 使用正确的代码保存文件

   您尝试使用C语言底层I/O的方法是非常不正确的。特别地，任何read()或write()都可以返回短计数（short count），即在请求大小范围内的任何正值，包括1和请求的大小本身，而这不表示出现了任何错误。

3. 对USB存储设备上的文件调用fsync()

   验证其是否返回成功。如果返回成功，则说明数据已经被写入USB存储设备。

4. 对USB存储设备上文件所在的目录调用fsync()

   验证其是否返回成功。如果返回成功，则说明文件元数据已经被写入USB存储设备，即使用户强制拔出USB存储设备，该文件也应该可以被访问。

5. 使用umount()卸载USB存储设备

   这将阻塞，直到USB存储设备可以被拔出，因此您的应用程序应该在umount()返回之前表现出正在保存文件的样子。

   如果您已经执行了上述两个fsync()操作，则umount()应该非常快。取决于文件系统，内核可能需要进行一些簿记工作，但无论如何都不会花费太长时间。

否则，其他方式是不可靠的。您可以通过挂载带有同步访问的 VFAT 分区来做出某些假设，但这基本上只是徒劳。

如果您不想以 root 权限运行应用程序，则可以编写一个简单的特权服务来管理挂载和卸载。如果您怀疑可能需要多个应用程序，请强烈建议这样做，因为只有集中的挂载器/卸载器才能确定媒体何时就绪。（如果另一个应用程序同时写入同一USB介质，则它可以延迟返回“已卸载”消息。顺便说一下，当您不需要同步挂载USB介质时，这种方法效果非常好）。我个人会在/var/run/中使用一个UNIX域数据报套接字，例如/var/run/mounter.socket，用于进程间通信。

最后，如果您的Linux内核配置正确，并且已经挂载了/sys/分区，则可以扫描所有可移动媒体所在的/sys/block/sd?目录：

• /sys/block/sd?/removable中将包含一个非零的十进制数字字符串。
• /sys/block/sd?/size中包含设备大小，以512字节为单位的十进制数字字符串。
• /sys/block/sd?/device/vendor中包含供应商名称作为字符串。
• /sys/block/sd?/device/model中包含型号名称作为字符串。

这些条目是硬件级别的，并且只要USB存储器连接并接通电源就可以使用；无论它是否被挂载。如果用户拔出USB存储器，整个设备目录树将立即消失。

- Nominal Animal

Answer 2

如果您想检测所有写入错误，您需要检查的不仅仅是 write() 的返回代码 - 您还必须调用 fsync()（并检查返回值），并且还要检查由 close() 报告的错误。

- caf

---

+1 "check for errors reported by close()"有人可能认为这不是必要的，因为当关闭文件失败时，你能做什么呢？然而，这个问题只是一个例子，说明为什么你需要这样做。文档明确将不这样做视为“严重的编程错误”。 - Damon

Answer 3

简短回答：问题出在操作系统和/或USB驱动器上。Linux有时会愉快地将USB驱动器挂载为可写，即使写保护开关已设置。然而，当它实际尝试写入时，驱动器会拒绝，并且这被处理为一个有缺陷的驱动器。（我不确定为什么会发生这种情况。我的猜测是闪存驱动器没有向操作系统报告其只读性。这可能取决于您使用的闪存驱动器的品牌和型号。）

我可以在3.2.0-26内核（具体来说是Ubuntu 12）上使用（非常老旧的）USB键盘获得相同的行为。我没有问题将写保护的USB键盘挂载为读写，并且如果我将文件复制到其中，'cp'不会抱怨。该文件甚至可能会因为缓冲而显示在目录中，但实际上从未写入任何内容。我在syslog中收到了很多错误消息。

如果我是你，我会尝试实际写入闪存驱动器并确保它成功，然后再假设驱动器实际上是可写的。具体来说，我会：

1. 将驱动器挂载为可写。

2. 在驱动器上创建一个具有唯一名称的新文件。

3. 卸载驱动器以清空缓冲区。

4. 再次挂载驱动器。

5. 检查新文件是否仍然存在，并包含您写入其中的数据。

6. 删除测试文件。

我对硬件和驱动程序状态不够了解，无法告诉您是否可以从API中检测到不可写的驱动器 - 可能有，但我不知道。但即使有，这种情况也会检测到不正常工作的USB驱动器。

更新：

我进行了更多的研究，发现如果设置了写保护开关，则在文件句柄上执行的fsync（）将失败。 因此，我撤回上述建议。 相反，这是我的测试程序：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int
main(int argc, char *argv[]) {
    char *path;
    int f;
    size_t stat;
    const char *message = "Hello, world.\n";

    if (argc != 2) {
        printf("Need filename\n");
        exit(1);
    }

    path = argv[1];

    f = open(path, O_CREAT | O_WRONLY | O_SYNC, S_IRWXU);
    if (f < 0) {
        perror("open out");
        exit(1);
    }/* if */

    stat = write(f, message, strlen(message));
    if (stat < 0) {
        perror("write");
        exit(1);
    }/* if */

    stat = fsync(f);
    if (stat) {
        perror("fsync");
        exit(1);
    }

    stat = close(f);
    if (stat) {
        perror("close");
        exit(1);
    }/* if */

    printf("(Apparently) successfully wrote '%s'\n", path);
    return 0;
}

如果设备不可写，则在fsync()调用上应该失败。

- Chris Reuter

Answer 4

这是 POSIX 的做法。如果 write 的返回值为 -1，那么你可以确定出了什么严重的问题。但是，如果 write 返回 0，也可能出现了问题。检查 errno 变量，看看它是否与此处显示的预定义写入错误之一相匹配：http://www.kernel.org/doc/man-pages/online/pages/man2/write.2.html。

- user457586

---

OP正在使用C语言，而不是C++。iostream是C++标准库的一部分。 - Emile Cormier

不完全正确。 :) OP正在使用POSIX文件I/O函数，而不是C标准库函数。 - Emile Cormier

他说他正在使用libc。这包括stdio.h。 - user457586

看他的代码：我看到了 open，read，write 而不是 fopen，fread 和 fwrite。ferror 不应用于检查 POSIX 文件 I/O 函数的状态。 - Emile Cormier

@EmileCormier 好的。已经更新为POSIX！ - user457586

Answer 5

如果您找不到解决方案，可以尝试这个丑陋的方法。在编写并关闭输出文件后，您可以尝试以读模式打开它，并检查其大小是否正确。如果您确实想确保它具有正确的内容，则可以验证它与刚刚编写的文件具有相同的校验和。这假设操作系统将直接从USB驱动器中读取文件，而不是某种缓存。

- Emile Cormier