用户态调用F2FS的ioctl以启动FG_GC

19年文章“Reinforcement Learning based Background Segment Cleaning for Log-structured File System on Mobile Devices”中提到可以用ioctl来调用前台段清理，所以记录一下怎么调用。

1.对分区/dev/sda4进行格式化，并挂载到/data上。

2.因为ioctl是对文件系统中的文件进行的I/O控制，所以需要在文件系统中创建一个文件。这里创建：

mkdir /data/test_qwj/190.txt

3.因为用户态调用ioctl的形式是：

   #include <sys/ioctl.h>

   int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);

参考：https://man7.org/linux/man-pages/man2/ioctl.2.html
所以，我们需要去源码中查找函数的参数。
这是f2fs的ioctl函数：

long f2fs_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	if (unlikely(f2fs_cp_error(F2FS_I_SB(file_inode(filp)))))
		return -EIO;
	if (!f2fs_is_checkpoint_ready(F2FS_I_SB(file_inode(filp))))
		return -ENOSPC;

	switch (cmd) {
	case F2FS_IOC_GETFLAGS:
		return f2fs_ioc_getflags(filp, arg);
	case F2FS_IOC_SETFLAGS:
		return f2fs_ioc_setflags(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GETVERSION:
		return f2fs_ioc_getversion(filp, arg);
	case F2FS_IOC_START_ATOMIC_WRITE:
		return f2fs_ioc_start_atomic_write(filp);
	case F2FS_IOC_COMMIT_ATOMIC_WRITE:
		return f2fs_ioc_commit_atomic_write(filp);
	case F2FS_IOC_START_VOLATILE_WRITE:
		return f2fs_ioc_start_volatile_write(filp);
	case F2FS_IOC_RELEASE_VOLATILE_WRITE:
		return f2fs_ioc_release_volatile_write(filp);
	case F2FS_IOC_ABORT_VOLATILE_WRITE:
		return f2fs_ioc_abort_volatile_write(filp);
	case F2FS_IOC_SHUTDOWN:
		return f2fs_ioc_shutdown(filp, arg);
	case FITRIM:
		return f2fs_ioc_fitrim(filp, arg);
	case F2FS_IOC_SET_ENCRYPTION_POLICY:
		return f2fs_ioc_set_encryption_policy(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GET_ENCRYPTION_POLICY:
		return f2fs_ioc_get_encryption_policy(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GET_ENCRYPTION_PWSALT:
		return f2fs_ioc_get_encryption_pwsalt(filp, arg);
	case FS_IOC_GET_ENCRYPTION_POLICY_EX:
		return f2fs_ioc_get_encryption_policy_ex(filp, arg);
	case FS_IOC_ADD_ENCRYPTION_KEY:
		return f2fs_ioc_add_encryption_key(filp, arg);
	case FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY:
		return f2fs_ioc_remove_encryption_key(filp, arg);
	case FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY_ALL_USERS:
		return f2fs_ioc_remove_encryption_key_all_users(filp, arg);
	case FS_IOC_GET_ENCRYPTION_KEY_STATUS:
		return f2fs_ioc_get_encryption_key_status(filp, arg);
	case FS_IOC_GET_ENCRYPTION_NONCE:
		return f2fs_ioc_get_encryption_nonce(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GARBAGE_COLLECT:
		return f2fs_ioc_gc(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GARBAGE_COLLECT_RANGE:
		return f2fs_ioc_gc_range(filp, arg);
	case F2FS_IOC_WRITE_CHECKPOINT:
		return f2fs_ioc_write_checkpoint(filp, arg);
	case F2FS_IOC_DEFRAGMENT:
		return f2fs_ioc_defragment(filp, arg);
	case F2FS_IOC_MOVE_RANGE:
		return f2fs_ioc_move_range(filp, arg);
	case F2FS_IOC_FLUSH_DEVICE:
		return f2fs_ioc_flush_device(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GET_FEATURES:
		return f2fs_ioc_get_features(filp, arg);
	case F2FS_IOC_FSGETXATTR:
		return f2fs_ioc_fsgetxattr(filp, arg);
	case F2FS_IOC_FSSETXATTR:
		return f2fs_ioc_fssetxattr(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GET_PIN_FILE:
		return f2fs_ioc_get_pin_file(filp, arg);
	case F2FS_IOC_SET_PIN_FILE:
		return f2fs_ioc_set_pin_file(filp, arg);
	case F2FS_IOC_PRECACHE_EXTENTS:
		return f2fs_ioc_precache_extents(filp, arg);
	case F2FS_IOC_RESIZE_FS:
		return f2fs_ioc_resize_fs(filp, arg);
	case FS_IOC_ENABLE_VERITY:
		return f2fs_ioc_enable_verity(filp, arg);
	case FS_IOC_MEASURE_VERITY:
		return f2fs_ioc_measure_verity(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GET_VOLUME_NAME:
		return f2fs_get_volume_name(filp, arg);
	case F2FS_IOC_SET_VOLUME_NAME:
		return f2fs_set_volume_name(filp, arg);
	case F2FS_IOC_GET_COMPRESS_BLOCKS:
		return f2fs_get_compress_blocks(filp, arg);
	case F2FS_IOC_RELEASE_COMPRESS_BLOCKS:
		return f2fs_release_compress_blocks(filp, arg);
	case F2FS_IOC_RESERVE_COMPRESS_BLOCKS:
		return f2fs_reserve_compress_blocks(filp, arg);
	default:
		return -ENOTTY;
	}
}

其中case F2FS_IOC_GARBAGE_COLLECT就是我们要找的上面函数参数的request，但是这是文件系统源码中的一个宏，我们不能直接使用，于是继续找F2FS_IOC_GARBAGE_COLLECT的定义：

#define F2FS_IOCTL_MAGIC		0xf5
#define F2FS_IOC_GARBAGE_COLLECT	_IOW(F2FS_IOCTL_MAGIC, 6, __u32)

所以我们得到我们要的参数request就是

_IOW(0xf5, 6, unsigned int)

又因为需要加一个数据（ioctl的第三个参数）用来表示调用的是前台GC，所以需要第三个参数1。

4.有了这些我们开始写一个.c文件来执行我们函数：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h> 


int main()
{

    int fd;
    int ret;
    unsigned int a=1;

    fd = open("/data/test_qwj/190.txt", O_RDWR);//其中/data为f2fs文件系统分区的挂载点
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        exit(-2);
    }
    ret = ioctl(fd,_IOW(0xf5, 6, unsigned int),&a);//通过ioctl调用GC   
    if (ret) {
        perror("ioctl GC");
        exit(-4);
    }

    return 0;
}

其中要注意的是1要通过一个内存地址传进去。

5.编译执行即可

gcc test.c
./a.out