etvd — 第二阶段：内存段 Diff（COW append-only 后端）

对应 docs/DESIGN.md 第二阶段。在第一阶段 FUSE 拦截通路基础上，把透传后端替换为 COW append-only 后端：写入只追加到 data.raw 尾部、以 Segment 拼接还原视图，验证五种写入场景并从底层观测每一次 write 的 Segment。

这一步做了什么

• 第一阶段的 FUSE 拦截层保留，后端由「透传真实目录」改为 COW append-only：
  • 物理存储是单个稀疏文件 data.raw，唯一写接口是 Append（顺序追加，绝不原地改字节）。
  • 每次 write 把新字节追加到 data.raw 尾部，得到一个物理段 Segment（phys_off / phys_len / log_off）。
  • 一个虚拟文件的当前内容由一组 Segment 按逻辑顺序拼接；段间 gap 即空洞，读返回零。
  • 读取按当前视图段链表从 data.raw 取字节拼接。
• 全自管内存 VFS：目录树 + 文件元数据全部内存维护，data.raw 只存文件字节。getattr / readdir / mkdir / unlink / rename 全走内存。
• 即时写 + 当前视图：write 立即 Append + 生成 Segment/VersionDiff + 增量更新当前视图；read 走当前视图；fsync 对 data.raw 落盘并标记版本边界。事务暂存圈定留到第六阶段。
• 底层观测：每次 write 打印 [etvd] write <path> op=<Append|Overwrite|Truncate|Extend> phys=<off>+<len> off=.. size=.. data=<hex>，满足「从底层观察每一次写入产生的 Segment」。
• 元数据纯内存，进程重启丢失（第五阶段 KV 持久化）；data.raw 残留旧字节待后续 GC。

三层结构

上层程序 (bash / cat / dd / sqlite3)
        │  标准 Linux 文件 API
        ▼
FUSE 拦截层  (src/fuse_ops.cpp)   ── 每次调用先记日志，再走 COW 后端
        │
        ▼
内存元数据层 (src/meta.cpp)       ── 段链表（当前视图）+ 目录树 + history，shared_mutex 保护
        │
        ▼
物理存储层  (src/store.cpp)       ── data.raw，Append-only / 按偏移读

依赖

Linux + /dev/fuse、libfuse3-dev、pkg-config、g++（C++17）、make、sqlite3（测试用）。

sudo apt-get install -y libfuse3-dev pkg-config g++ make sqlite3

构建

make

产出可执行文件 etvd_fuse。

运行

./etvd_fuse mnt -o backend=./backend

• -o backend=DIR：存放 data.raw 的目录（默认 ./backend，不存在会自动创建）。
• -f 前台运行（已强制开启）；-o default_permissions（已强制开启）。
• 日志输出到 stderr。

卸载

fusermount3 -u mnt

验收测试

bash tests/phase2.sh

脚本覆盖五种写入场景 + SQLite + 目录操作，并校验底层日志的 Segment 观测，末尾打印 RESULT: pass=N fail=M。

五种写入语义

场景	行为	日志可见
追加写	echo >>	write op=Append phys=<尾部off>+<len>
随机覆盖写	dd seek= / SQLite UPDATE 改页	write op=Overwrite phys=<新off>+<len>（旧字节仍在 data.raw，仅视图摘出）
截断缩小	truncate -s N	truncate size=N，视图裁剪，不产生新物理字节
截断扩大 / 扩展写	truncate -s M / dd seek=超末尾	write op=Extend，中间空洞读返回零
Fsync 边界	SQLite COMMIT	fsync datasync=..，对 data.raw 落盘

实现要点

• 分层：store（物理 Append/Read/Sync）+ meta（段链表算法 + 目录树 + history）+ fuse_ops（回调）。meta 方法不加锁，由 fuse_ops 经 Meta::Lock()（shared_mutex）在外层界定读写锁；write 持写锁跨 Store::Append，保证段落盘与视图更新原子。
• 段链表更新：write 区间 [off,off+len) 把相交旧段拆成前缀/后缀片段、丢弃被覆盖中段、插入新段，保持升序不重叠，gap 即空洞。truncate 缩小裁剪段、扩大只增长 total_size。
• 即时写 + 当前视图：当前视图（FileView）是 cur 的朴素前身；第三阶段才在其上做 LRU 缓存 / 聚合版本 / 多 Block 分块。history（VersionDiff 列表）保留供观测与未来 MVCC，不参与读路径。
• 全自管内存 VFS：根 / 在 Meta 构造时建立；路径经 Parent/Base 拆分管理父子；rename 目录时遍历子树改 key 前缀。
• fsync 真落盘：fsync 回调 ::fsync(data.raw fd)，SQLite 依赖其持久性。
• 锁：lock 回调对 F_GETLK 返回 F_UNLCK、F_SETLK 返回 0，SQLite fcntl 建议锁单进程正常运行。真实互斥留第十一阶段。
• default_permissions：getattr 返回内存元数据的 mode/uid/gid，内核据此校验；以当前用户身份运行，文件 0644 / 目录 0755。
• 重启语义：data.raw 的 append 游标从文件大小恢复（继续追加、不覆写旧字节），但内存元数据丢失，旧字节成孤儿待 GC。
• 未实现 op（readlink / symlink / fallocate / xattr）保持 NULL，FUSE 返回 -ENOSYS。

第二阶段边界（明确不做）

cur 的 LRU 缓存 / 聚合版本 / 多 Block 分块（第三阶段）、KV 持久化（第五阶段）、事务 TxnBegin/End（第六阶段）、Prefix 策略（第七阶段）、MVCC 恢复（第八阶段）、etcd 协议（第九阶段）、QUIC mTLS Raft（第十阶段）、分布式租约（第十一阶段）、GC 空洞回收、冷数据归档、symlink / 设备文件。

文件

src/store.h/.cpp        物理存储：data.raw Append / Read / Sync
src/meta.h/.cpp         内存元数据：Segment/VersionDiff/FileView/FileMeta + 段链表算法 + 目录树
src/fuse_ops.h/.cpp     FUSE3 回调：日志 + 走 COW 后端 + ops 表
src/main.cpp            参数解析、绝对路径、打开 data.raw、初始化 Meta、挂载入口
src/logger.h            线程安全操作日志 + hex 预览
tests/phase2.sh         五种场景 + SQLite 验收脚本
Makefile                pkg-config fuse3