lab9 fs

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了lab9 fs。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

lab9 fs,6.S081,linux

Large files

目标：11+256+256*256个block

inode的格式在fs.h的struct dinode中被定义，你需要特别注意以下几点

NDIRECT
NINDIRECT
MAXFILE
addrs[]

在磁盘上找一个文件数据是通过fs.c中的bmap()实现的

无论是读还是写文件，都调用了bmap
在写文件时，bmap()分配了新的block去容纳文件内容，在必要的时候，会去分配一个非直接映射块

bmap处理了两种块号

bn参数是一个逻辑块号，是在一个文件中相对于文件起始位置的块号
而ip->addrs[]和bread()的参数中的块号，都是磁盘块号
你可以将bmap看做是逻辑块号到物理块号的映射

task

修改bmap使其通过addrs[]支持11+256+256*256个磁盘块
如果能通过bigfile和usertests测试，就说明成功

hints

保证你理解了bmap()。画图理清楚inode中不同类型的块的指向和作用
想一下你如何通过逻辑块号索引一级地址块和直接地址块
如果你改变了NDIRECT，你可能需要去改变file.h中struct inode中的addrs[]的声明。保证struct inode和struct dinode在addrs数组中有相同数量的元素
如果你改变了NDIRECT的定义，保证你创造了一个新的fs.img，即make clean 然后make qemu
对任何一个block进行bread之后都要记得brelse
你应该只在必要的时候分配一级地址和二级地址
保证itrunc将一个文件所有的block都free了，包括新增的二级地址

思路

文件系统这一块，感觉学的很难，各种函数很多，但是这个task这一块是不太难，不过我也做了好久。。。

这个task只需要修改bmap和itrunc两个函数，以及一些宏常量，之所以只修改这么点东西就可以给一个文件扩容，应该是因为其他函数都是通过bmap来获取逻辑块对应的物理块号的，它们只负责要和写，根本不管到底使用了多少block

首先，需要修改一些宏常量，并且将dinode和inode的addrs数组长度修改

#define NDIRECT 11
#define NINDIRECT (BSIZE / sizeof(uint))
#define N2INDIRECT (NINDIRECT * NINDIRECT)
#define MAXFILE (NDIRECT + NINDIRECT + N2INDIRECT)

uint addrs[NDIRECT + 2];

然后，修改bitmap函数，首先可以看一下bitmap如何处理直接地址和一级地址，学习一下基本的思路，我们这里基本就是嵌套一下一级地址的情况。

具体实现如下：

首先，将逻辑块号减去一级地址的块数
然后这里使用了一个search函数

uint search(struct inode *ip, uint index, uint bn, uint *addrs)

这个函数的意思是，目前寻找的文件的inode是ip，现在要去addrs数组的index项指向的那个多级地址块上的第bn个block的地址，如果第bn块处没有地址，那么就创建一个。所以这个本质上就是一个一级地址的情况，通过两次调用这个函数，就可以完成我们二级地址的查找

代码如下

uint search(struct inode *ip, uint index, uint bn, uint *addrs) {
    uint addr, *a;
    struct buf *bp;
    if ((addr = addrs[index]) == 0) {
        addrs[index] = addr = balloc(ip->dev);
    }
    bp = bread(ip->dev, addr);
    a = (uint *)bp->data;
    if ((addr = a[bn]) == 0) {
        a[bn] = addr = balloc(ip->dev);
        log_write(bp);
    }
    brelse(bp);
    return addr;
}

static uint
bmap(struct inode *ip, uint bn) {
    uint addr, *a;
    struct buf *bp;

    if (bn < NDIRECT) {
        if ((addr = ip->addrs[bn]) == 0)
            ip->addrs[bn] = addr = balloc(ip->dev);
        return addr;
    }
    bn -= NDIRECT;

    if (bn < NINDIRECT) {
        // Load indirect block, allocating if necessary.
        if ((addr = ip->addrs[NDIRECT]) == 0)
            ip->addrs[NDIRECT] = addr = balloc(ip->dev);
        bp = bread(ip->dev, addr);
        a = (uint *)bp->data;
        if ((addr = a[bn]) == 0) {
            a[bn] = addr = balloc(ip->dev);
            log_write(bp);
        }
        brelse(bp);
        return addr;
    }
    bn -= NINDIRECT;

    if (bn < N2INDIRECT) {
        int index = bn / NINDIRECT;
        int nbn = bn % NINDIRECT;
        addr = search(ip, NDIRECT + 1, index, ip->addrs);
        bp = bread(ip->dev, ip->addrs[NDIRECT + 1]);
        addr = search(ip, index, nbn, (uint *)bp->data);
        brelse(bp);
        return addr;
    }

    panic("bmap: out of range");
}

Symbolic links

task

增加一个系统调用symlink(char *target, char *path)
需要通过symlinktest，usertests

hints

增加系统调用的流程
1. Makefile，加入的不是symlink，而是symlinktest
2. user/usys.pl
3. user/user.h
4. kernel/sysfile.c
5. syscall.h && syscall.c
在kernel/stat.h中增加一个新的文件类型T_SYMLINK代表软链接
在kernel/fcntl.h中增加一个标志位O_NOFOLLOW，因为open文件的标志位是or起来的，因此你不能和已有的发生重叠
你需要找一个位置去存储软链接的目标地址，例如在inode数据块

symlink应该返回0表示成功，返回-1表示失败
修改open系统调用去处理一个路径指向软链接的情况

如果文件不存在，open必须失败

当一个进程在open中指定了O_NOFOLLOW，则说明不是打开target，而是打开软链接
如果被链接的文件也是一个软链接，你必须递归地访问，直到访问一个正确的文件

你可以定义最大递归的层数，比如10
Other system calls (e.g., link and unlink) must not follow symbolic links; these system calls operate on the symbolic link itself.
你不需要处理软链接到目录的情况

思路

这玩意看着很抽象，但是其实搞清楚以下几件事就行了

访问文件就是先访问得到inode，然后通过inode去写对应的文件

通过readi就可以读取path对应的inode

通过writei就可以在inode对应的文件中去写
软链接的作用

在open它的时候，它会直接导向target
创建软链接，分为以下几步
1. 首先创建一个文件，即获得一个inode，这个可以通过create函数实现
2. 将我们的target写入这个inode，我们就将target存在第一个文件数据块就行了
打开软链接对应的文件，分为以下几步
1. 在open中获取软链接对应的真实的inode
2. 然后就让open对这个inode进行分配fd和file的操作即可

代码很少，但是思路真的很有意思

sys_symlink

这里可以先看看create和open的代码是如何使用xv6提供的一些api的，主要是

create,writei,readi

首先，我们需要将target和path这两个参数从寄存器中读出来，使用argstr即可
然后，我们需要创建inode，使用create函数，第一个参数是软链接的路径，第二个参数是文件类型，我们这里当然是新建的那个，后面两个参数不知道啥意思，模仿其他函数的使用，填0
将target写入软链接文件，也就是写入数据块，使用writei函数
1. 第一个参数是inode的指针
2. 第三个参数是我们写入的东西的地址，这里就是target的地址
3. 第四个参数是写到文件的哪里，其实就是使用一个偏移量完成，我们软链接文件没其他的文件内容，就写到偏移量为0的地方，也就是文件的起始位置
4. 最后一个参数是写入多少个字节
5. 注意，这里如果操作失败了，需要将这个inode的锁给解开了

bug：没有正确判断函数的返回值，说的就是writei，主要是因为writei的参数太多了，当我一个一个填完参数之后，就忘记判断它的返回值是否小于0了

sys_symlink(void) {
    char target[MAXPATH], path[MAXPATH];
    if (argstr(0, target, MAXPATH) < 0) {
        return -1;
    }
    if (argstr(1, path, MAXPATH) < 0) {
        return -1;
    }

    struct inode *ip;
    // 创建软链接文件的inode
    begin_op();
    if ((ip = create(path, T_SYMLINK, 0, 0)) == 0) {
        end_op();
        return -1;
    }
    // 将target写入软链接的数据块中
    if (writei(ip, 0, (uint64)target, 0, strlen(target)) < 0) {
        iunlockput(ip);
        end_op();
        return -1;
    }

    iunlockput(ip);
    end_op();

    return 0;
}

这里还有一些细节，比如begin_op和end_op，比如create之后是会自动给inode上锁的

sys_open

这一个函数的修改就是对应我们真正使用软链接的情况

如果我们设置了O_NOFOLLOW，那说明不是访问target，就是想访问这个软链接，那就正常open就行了

而如果我们没设置，说明实际上要访问的是target，在这种情况下，我们只需要在open函数分配fd和file之前，将ip指针切换成target的ip地址即可，因此，找一个适当的位置截胡即可。我这里选择的是在获取已有文件的inode时进行的

首先，如果进入了else分支，都进入这个while循环，这个while循环走来就读取path的inode，如果不是软链接或者不是需要target的情况，那就直接break，这样的话就和之前的open一样了
如果需要找target，那就会读出当前软链接文件的target，然后解锁当前inode，进入下一轮while循环，获取target的inode，如果还是软链接，则递归操作，这里是通过迭代代替递归
1. 这中间关键的函数是readi函数，我看了下实现，具体的操作其实看不太懂。这里有个小问题，那就是最后一个参数应该传入的是我们想读入的path的长度，但是我们这里不知道path多长，只能传入MAXPATH。这样有没有可能多读了呢？我估计是因为这些数据块的没有被write的地方都是0，那么多读一点正好还给path当结尾0了

    if (omode & O_CREATE) {
        ip = create(path, T_FILE, 0, 0);
        if (ip == 0) {
            end_op();
            return -1;
        }
    } else {
        int depth = 0;
        while (1) {
            if ((ip = namei(path)) == 0) {
                end_op();
                return -1;
            }
            ilock(ip);
            if ((ip->type == T_SYMLINK) && (!(omode & O_NOFOLLOW))) {
                if (++depth > 10) {
                    iunlockput(ip);
                    end_op();
                    return -1;
                }
                if (readi(ip, 0, (uint64)path, 0, MAXPATH) < 0) {
                    iunlockput(ip);
                    end_op();
                    return -1;
                }
                iunlockput(ip);
            } else {
                break;
            }
        }

        if (ip->type == T_DIR && omode != O_RDONLY) {
            iunlockput(ip);
            end_op();
            return -1;
        }
    }