导致 I/O 错误的特殊文件

Question

如果无法读取基本的 SQLite DB 文件（导致 I/O 错误），我想自动测试某个软件是否按预期做出反应。这正是几天前发生在客户身上的事情。我们手动修复了它，但现在我想创建自动代码来修复它，并且需要访问损坏的文件来测试它。

由于 Unix 中的一切都是一个文件，我怀疑可能有一个特殊的文件，当人们试图读取它时（例如在 /dev 中），它总是会导致 I/O 错误。

一些类似的文件（imo）是：

• /dev/full 如果您尝试编写它，它总是显示“设备上没有剩余空间”
• /dev/null 和 /dev/zero

所以我认为必须有一个这样的文件（但还没有找到）。

有谁知道这样的文件或任何其他方法可以让我获得所需的结果（故意错误的分区映像，使用 LD_PRELOAD 围绕 open() 的包装器，...）？
去这里的最佳方式是什么？

Answer 1

在 Stack Overflow 和 Server Fault 上已经有很多关于这个的答案，但缺少一些技术。为了让生活更轻松，这里列出了 VM/Linux 块设备/Linux 文件系统/Linux 用户空间库 I/O 故障注入机制：

• 使用设备映射器的错误/ flakey /延迟/ dm-dust 设备从合成块设备返回错误/损坏或延迟/拆分 IO 到合成块设备（内核，要求内核已构建有设备映射器支持，适当的附加设备映射器模块（ dm-dust 仅在内核 >=5.2 上可用）并且具有设备映射器用户空间位）。
• 使用md 的错误特性在合成块设备上执行定期故障注入。有关如何配置它（内核和 mdadm 用户空间位）的信息，请参阅--layoutmdadm 手册页的选项。
• 使用libfiu 对 POSIX API 调用执行故障注入 （用户空间，可与 一起使用LD_PRELOAD）。
• 使用Linux 内核的故障注入器将错误注入底层块设备 （内核，需要使用 构建内核FAIL_MAKE_REQUEST=y）。
• 使用SystemTap 进行故障注入（内核，需要使用大量内容构建内核）。
• 使用 CharybdeFS或PetardFS（通过 FUSE 的用户空间）注入文件系统故障。
• 使用执行故障注入（内核）的Linux scsi_debug 驱动程序创建综合块设备。
• 在 QEMU 中运行您的系统并使用QEMU 使用 blkdebug 驱动程序(VM)注入块设备错误。
• 通过null_blk 设备的选项创建一个合成块设备以注入故障（内核 >= 4.14 但像超时概率这样的选项直到 4.17 才出现并且要求内核已经用 构建BLK_DEV_NULL_BLK_FAULT_INJECTION=y）。
• 创建其通过提供给所述主机的合成网络块设备NBDkit滤波器如delay或error，然后通过附加一个块设备，使其nbd-client（内核+ NBD用户空间位，内核> = 4.18与NBD的支持，nbdclient> = 3.18和nbdkit内置> = 1.8.1 推荐 - 请参阅大约 20 分钟标记的NBDKit 演示视频）。

额外的事实：SQLite 有一个用于模拟错误的 VFS 驱动程序，因此它可以获得良好的测试覆盖率。

有关的：

• 如何在测试期间模拟出现故障的磁盘？
• 模拟具有读取错误的故障块设备？
• 产生读取错误
• 故意在 Linux 中引起 I/O 错误？

Answer 2

您可以使用或目标来dmsetup创建设备映射器设备来模拟故障。errorflakey

dmsetup create test --table '0 123 flakey 1 0 /dev/loop0'

其中 123 是设备的长度，以扇区为单位，/dev/loop0 是您要在其上模拟错误的原始设备。对于错误，您不需要后续参数，因为它总是返回错误。

Answer 3

您需要I/O的故障注入机制。

在 Linux 上，这是一种不需要任何事先设置并生成异常错误的方法（不是 EIO“输入/输出错误”而是 ESRCH“无此类进程”）：

cat /proc/1234/mem

其中 1234 是与您正在测试的进程以同一用户身份运行的进程的 PID，但不是该进程本身。学分rubasov的思考的/proc/$pid/mem。

如果您使用进程本身的 PID，您将获得 EIO，但前提是您从未映射到进程内存中的区域读取数据。第一页永远不会被映射，所以如果你顺序读取文件是可以的，但不适合直接寻找文件中间的数据库进程。

以 root 身份进行更多设置后，您可以利用设备映射器创建具有有效扇区和坏扇区的文件。

另一种方法是实现一个小的FUSE文件系统。EIO 是用户空间文件系统驱动程序出错时的默认错误代码，因此很容易实现。无论是Perl的和Python的绑定来举例上手，您可以快速编写大多镜子现有的文件，但一个内喷射在EIO精心挑选的地方文件系统。有一个现有的这样的文件系统：petardfs（文章），我不知道它开箱即用的效果如何。

另一种方法是LD_PRELOAD包装器。现有的一个是Libfiu（用户空间中的故障注入）。它通过预加载一个重载 POSIX API 调用的库来工作。您可以编写简单的指令或任意 C 代码来覆盖正常行为。