about sub-second timestamp on FFS

/* * about sub-second timestamp on FFS * FreeBSD/FFS での timestamp の秒以下分について * by uratan! 2023.5.27 * revised: 2023.12.10 */

各ファイルの timestamp の秒以下分なんですが、今時はさすがに管理保持しているんだろうなぁとの感触はあるのですが、 man ls にも stat にも strftime にも記述がない、ググっても拾えない…。
というわけで、今回ようやっと自分の手で確認してみました。
以下、FreeBSD 10.2-RELEASE(i386) にての実験的評価結果です、古くてすいません。

ソースコード調査その１ - stat system-call side

stat system-call の扱う構造体には timestamp の nsec を保持する領域はあるみたい。

/usr/include/sys/stat.h
struct stat {
	 :
	struct	timespec st_atim;	/* time of last access */
	struct	timespec st_mtim;	/* time of last data modification */
	struct	timespec st_ctim;	/* time of last file status change */
	 :
}

/usr/include/sys/_timespec.h
struct timespec {
	time_t	tv_sec;		/* seconds */
	long	tv_nsec;	/* and nanoseconds */
};

ソースコード調査その２ - ls side

ls コマンドでは、-t での新旧ソートでは秒以下分も比較対象にしているみたいだけれど、

% cd /usr/src/bin/ls/
% fgrep -e tv_sec -e tv_nsec *.[ch]
cmp.c:  if (b->fts_statp->st_mtim.tv_sec >
cmp.c:      a->fts_statp->st_mtim.tv_sec)
cmp.c:  if (b->fts_statp->st_mtim.tv_sec <
cmp.c:      a->fts_statp->st_mtim.tv_sec)
cmp.c:  if (b->fts_statp->st_mtim.tv_nsec >
cmp.c:      a->fts_statp->st_mtim.tv_nsec)
cmp.c:  if (b->fts_statp->st_mtim.tv_nsec <
cmp.c:      a->fts_statp->st_mtim.tv_nsec)
cmp.c:  if (b->fts_statp->st_atim.tv_sec >
...

秒以下分を表示するという処理はいっさい無いよう。

/usr/src/bin/ls/print.c
		 :
		if (f_accesstime)
			printtime(sp->st_atime);
		else if (f_birthtime)
			printtime(sp->st_birthtime);
		else if (f_statustime)
			printtime(sp->st_ctime);
		else
			printtime(sp->st_mtime);
		 :

static void
printtime(time_t ftime)
{
	 :
	strftime(longstring, sizeof(longstring), format, localtime(&ftime));
	fputs(longstring, stdout);
	fputc(' ', stdout);
}

そもそも sys/stat.h には、秒単位だけ扱う(従来)プログラムのための(後方互換用)マクロまで用意されているのね。(末尾の'e'有り無しか…、わかりにくい…)

/usr/include/sys/stat.h
#define	st_atime		st_atim.tv_sec
#define	st_mtime		st_mtim.tv_sec
#define	st_ctime		st_ctim.tv_sec

改造 ls で秒以下 timestamp を可視化する

/bin/ls を改造し秒以下 timestamp も表示するツールを用意します。
オプションは -l (long format) 固定とし、表示フォーマットは秒以下 timestamp がつながるように強制してます。使用例は以下の通り。
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls    ss-ts.html
-rw-r--r--  1 uratan  zinc  7028 2023-0527 13:11.28 ss-ts.html

/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l ss-ts.html
-rw-r--r--  1 uratan  zinc  7028 2023-0527 13:11.28,510433000 ss-ts.html
修正差分はこんな感じで my-ls-patch.txt (ソースコードは /usr/src/bin/ls/ から)

各種コマンドの対応状況の検証

(【注】以下実行例ですが不要行は少々削ってあります)
/bin/cp, /bin/mv
/home/uratan/eva % touch SAMPLE
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l SAMPLE
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0527 13:14.35,327202000 SAMPLE

/home/uratan/eva % cp -p SAMPLE cpcp
/home/uratan/eva % mv    SAMPLE mvmv
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0527 13:14.35,327202000 cpcp
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0527 13:14.35,327202000 mvmv

/home/uratan/eva % touch /tmp/SAMPLE
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l /tmp/SAMPLE
-rw-r--r--  1 uratan  wheel    0 2023-0527 13:15.49,247716000 /tmp/SAMPLE

/home/uratan/eva % cp -p /tmp/SAMPLE cpcp
/home/uratan/eva % mv    /tmp/SAMPLE mvmv
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l
-rw-r--r--  1 uratan  wheel    0 2023-0527 13:15.49,247716000 cpcp
-rw-r--r--  1 uratan  wheel    0 2023-0527 13:15.49,000000000 mvmv
…… 秒以下 timestamp は基本保持されるが、filesystem をまたいだ mv では保持されないよう。(これは 10.4R あたりで修正されてるっぽい)
/usr/bin/tar, /usr/local/bin/zip+unzip, /usr/local/bin/rsync
/home/uratan/eva % touch SAMPLE
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l SAMPLE
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0527 13:16.53,219662000 SAMPLE

/home/uratan/eva % tar cf sample.tar SAMPLE
/home/uratan/eva % zip -q sample.zip SAMPLE

/home/uratan/eva % mkdir  Dtar Dzip Drsync

/home/uratan/eva % tar xf   sample.tar -C Dtar
/home/uratan/eva % unzip -q sample.zip -d Dzip
/home/uratan/eva % rsync -av  SAMPLE      Drsync/

/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -lrt
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0527 13:16.53,219662000 SAMPLE
-rw-r--r--  1 uratan  zinc  1536 2023-0527 13:17.10,884790000 sample.tar
-rw-r--r--  1 uratan  zinc   162 2023-0527 13:17.18,008650000 sample.zip
drwxr-xr-x  2 uratan  zinc   512 2023-0527 13:17.38,175962000 Dtar/
drwxr-xr-x  2 uratan  zinc   512 2023-0527 13:17.48,556848000 Dzip/
drwxr-xr-x  2 uratan  zinc   512 2023-0527 13:17.58,587614000 Drsync/

/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l D*
Drsync:
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0527 13:16.53,000000000 SAMPLE
Dtar:
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0527 13:16.53,000000000 SAMPLE
Dzip:
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0527 13:16.53,000000000 SAMPLE
…… tar, zip/unzip, rsync -av では秒以下 timestamp は保持されないよう。

(tar file や zip file にも仕様がありますからこれはまぁ致し方ない)
(rsync は更新判断の timestamp 比較も秒単位までですね、まあ整合はしている)
(…しかし tar/zip/rsync で backup OK とか言ってたけど、厳密には timestamp の細かいところがロストしてるのか…)
samba による windows との timestamp 共有
u:\eva> cat z.bat
touch.exe SAMPLE1
touch.exe SAMPLE2
touch.exe SAMPLE3 SAMPLE4

u:\eva> z.bat

u:\eva> xcopy SAM* i:\win\eva
U:SAMPLE1
U:SAMPLE2
U:SAMPLE3
U:SAMPLE4
4 個のファイルをコピーしました

 - * - * -

/home/win/eva % /home/uratan/eva/my-ls/ls -lrt
-rwxrw-r--  1 nobody  nobody   0 2023-0527 13:09.44,115730000 SAMPLE1*
-rwxrw-r--  1 nobody  nobody   0 2023-0527 13:09.44,138230000 SAMPLE2*
-rwxrw-r--  1 nobody  nobody   0 2023-0527 13:09.44,150730000 SAMPLE4*
-rwxrw-r--  1 nobody  nobody   0 2023-0527 13:09.44,150730000 SAMPLE3*
…… windows7/NTFS から samba 経由で ffs に書き込んだファイルがそれらしい秒以下 timestamp を示しますのでそれなりに共有されているように思われます。
(往復しても同じ値が保持されてますので間違いなさそう)
/usr/bin/touch (重要なのを忘れていた)
/home/uratan/eva % touch -d 2023-06-06T12:34:56 SAMPLE
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l SAMPLE
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0606 12:34.56,000000000 SAMPLE

/home/uratan/eva % touch -d 2023-06-06T12:34:56.123 SAMPLE
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l SAMPLE
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0606 12:34.56,123000000 SAMPLE

/home/uratan/eva % touch -d 2023-06-06T12:34:56.123456 SAMPLE
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l SAMPLE
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0606 12:34.56,123456000 SAMPLE

/home/uratan/eva % touch -d 2023-06-06T12:34:56.123456789 SAMPLE
/home/uratan/eva % ./my-ls/ls -l SAMPLE
-rw-r--r--  1 uratan  zinc     0 2023-0606 12:34.56,123456000 SAMPLE
…… 既に対応してんじゃん！。
サンプルが少ないですが、nsec 表示の下3桁は常時ゼロのようなので分解能はμsec単位程度のようですね。 touch の結果からも 6桁に制限しているくさいので、常用するなら 6桁表示で十分な感じかな。

以上、とりあえず納得！

- * - * -

[2023.12.10 追記]
FreeBSD 14.0-RELEASE(i386) では /usr/local/bin/rsync だけ秒以下分まで保持されるよう対応してました。 (タイムスタンプ比較も秒以下でさせるなら --modify-window=NUM, -@ の指定が必要)
またファイル生成で μsec 単位までなのは 10.2R と同様のようですが、 /usr/bin/touch -d は 1nsec まで 9桁フルに扱えるようになってました。
あと上の 10.2R のテストで漏れてましたけど、ftp も秒以下分は保持しないですね。

uratan@miomio.jp

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