144 lines
7.1 KiB
ReStructuredText
144 lines
7.1 KiB
ReStructuredText
chapter7练习
|
||
================================================
|
||
|
||
- 本节难度： **理解文件系统比较费事，编程难度适中**
|
||
|
||
本章任务
|
||
-----------------------------------------------
|
||
- ch7b_usertest
|
||
- merge ch6 的改动，然后再次测试 ch6_usertest 和 ch7b_usertest。
|
||
- 完成本章问答作业。
|
||
- 完成本章编程作业。
|
||
- 最终，完成实验报告并 push 你的 ch7 分支到远程仓库。
|
||
|
||
编程作业
|
||
-------------------------------------------------
|
||
|
||
硬链接
|
||
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
|
||
|
||
你的电脑桌面是咋样的？是放满了图标吗？反正我的 windows 是这样的。显然很少人会真的把可执行文件放到桌面上，桌面图标其实都是一些快捷方式。或者用 unix 的术语来说：软链接。为了减少工作量，我们今天来实现软链接的兄弟： `硬链接 <https://en.wikipedia.org/wiki/Hard_link>`_ 。
|
||
|
||
硬链接要求两个不同的目录项指向同一个文件，在我们的文件系统中也就是两个不同名称目录项指向同一个磁盘块。本节要求实现三个系统调用 ``sys_linkat、sys_unlinkat、sys_stat`` 。注意在测例中 ``sys_open`` 的接口定义也发生了变化。
|
||
|
||
**open**
|
||
|
||
- syscall ID: 56
|
||
- 功能：打开一个文件，并返回可以访问它的文件描述符。
|
||
- C 接口： ``int open(int dirfd, char* path, unsigned int flags, unsigned int mode);``
|
||
- Rust 接口： ``fn open(dirfd: usize, path: *const u8, flags: u32, mode: u32);``
|
||
- 参数：
|
||
- **dirfd** : 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 AT_FDCWD (-100)。可以忽略。
|
||
- **path** 描述要打开的文件的文件名（简单起见，文件系统不需要支持目录，所有的文件都放在根目录 ``/`` 下）
|
||
- **flags** 描述打开文件的标志，具体含义（其他参数不考虑）：
|
||
|
||
.. code-block:: c
|
||
|
||
#define O_RDONLY 0x000
|
||
#define O_WRONLY 0x001
|
||
#define O_RDWR 0x002 // 可读可写
|
||
#define O_CREATE 0x200
|
||
|
||
- **mode** 仅在创建文件时有用，表示创建文件的访问权限，为了简单，本次实验中中统一为 *O_RDWR* 。
|
||
- 说明：
|
||
- 有 create 标志但文件存在时，忽略 create 标志，直接打开文件。
|
||
- 返回值：如果出现了错误则返回 -1，否则返回可以访问给定文件的文件描述符。
|
||
- 可能的错误：
|
||
- 文件不存在且无 create 标志。
|
||
- 标志非法（低两位为 0x3）
|
||
- 打开文件数量达到上限。
|
||
|
||
**linkat**：
|
||
|
||
* syscall ID: 37
|
||
* 功能：创建一个文件的一个硬链接， `linkat标准接口 <https://linux.die.net/man/2/linkat>`_ 。
|
||
* Ｃ接口： ``int linkat(int olddirfd, char* oldpath, int newdirfd, char* newpath, unsigned int flags)``
|
||
* Rust 接口： ``fn linkat(olddirfd: i32, oldpath: *const u8, newdirfd: i32, newpath: *const u8, flags: u32) -> i32``
|
||
* 参数：
|
||
* olddirfd，newdirfd: 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 AT_FDCWD (-100)，可以忽略。
|
||
* flags: 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 0，可以忽略。
|
||
* oldpath：原有文件路径
|
||
* newpath: 新的链接文件路径。
|
||
* 说明：
|
||
* 为了方便，不考虑新文件路径已经存在的情况（属于未定义行为），除非链接同名文件。
|
||
* 返回值：如果出现了错误则返回 -1，否则返回 0。
|
||
* 可能的错误
|
||
* 链接同名文件。
|
||
|
||
**unlinkat**:
|
||
|
||
* syscall ID: 35
|
||
* 功能：取消一个文件路径到文件的链接, `unlinkat标准接口 <https://linux.die.net/man/2/unlinkat>`_ 。
|
||
* Ｃ接口： ``int unlinkat(int dirfd, char* path, unsigned int flags)``
|
||
* Rust 接口： ``fn unlinkat(dirfd: i32, path: *const u8, flags: u32) -> i32``
|
||
* 参数：
|
||
* dirfd: 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 AT_FDCWD (-100)，可以忽略。
|
||
* flags: 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 0，可以忽略。
|
||
* path：文件路径。
|
||
* 说明：
|
||
* 为了方便，不考虑使用 unlink 彻底删除文件的情况。
|
||
* 返回值：如果出现了错误则返回 -1，否则返回 0。
|
||
* 可能的错误
|
||
* 文件不存在。
|
||
|
||
**fstat**:
|
||
|
||
* syscall ID: 80
|
||
* 功能：获取文件状态。
|
||
* Ｃ接口： ``int fstat(int fd, struct Stat* st)``
|
||
* Rust 接口： ``fn fstat(fd: i32, st: *mut Stat) -> i32``
|
||
* 参数：
|
||
* fd: 文件描述符
|
||
* st: 文件状态结构体
|
||
|
||
.. code-block:: rust
|
||
|
||
#[repr(C)]
|
||
#[derive(Debug)]
|
||
pub struct Stat {
|
||
/// 文件所在磁盘驱动器号
|
||
pub dev: u64,
|
||
/// inode 文件所在 inode 编号
|
||
pub ino: u64,
|
||
/// 文件类型
|
||
pub mode: StatMode,
|
||
/// 硬链接数量，初始为1
|
||
pub nlink: u32,
|
||
/// 无需考虑，为了兼容性设计
|
||
pad: [u64; 7],
|
||
}
|
||
|
||
/// StatMode 定义：
|
||
bitflags! {
|
||
pub struct StatMode: u32 {
|
||
const NULL = 0;
|
||
/// directory
|
||
const DIR = 0o040000;
|
||
/// ordinary regular file
|
||
const FILE = 0o100000;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
正确实现后，你的 os 应该能够正确运行 ch7_* 对应的一些测试用例，在 shell 中执行 ch7_usertest 来执行测试。
|
||
|
||
Tips
|
||
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
|
||
|
||
- 需要给 inode 和 dinode 都增加 link 的计数，但强烈建议不要改变整个数据结构的大小，事实上，推荐你修改一个 pad。
|
||
- os 和 nfs 的修改需要同步，只不过 nfs 比较简单，只需要初始化 link 计数为 1 就行（可以通过修改 ``ialloc``来实现）。
|
||
- 理论上讲，unlink 有删除文件的语义，如果 link 计数为 0，需要删除 inode 和对应的数据块，但我们没有设置相关的测试，如果仅仅是想拿到测试分数，可以不实现这一点。
|
||
- 理论上讲，想要测试文件系统的属性需要重启机器，但我们没有这样做。一方面是为了测试的方便，另一方面也留了一条后路。。。。。。。。。
|
||
|
||
|
||
问答作业
|
||
----------------------------------------------------------
|
||
|
||
1. 目前的文件系统只有单级目录，假设想要支持多级文件目录，请描述你设想的实现方式，描述合理即可。
|
||
|
||
2. 在有了多级目录之后，我们就也可以为一个目录增加硬链接了。在这种情况下，文件树中是否可能出现环路(软硬链接都可以，鼓励多尝试)？你认为应该如何解决？请在你喜欢的系统上实现一个环路，描述你的实现方式以及系统提示、实际测试结果。
|
||
|
||
报告要求
|
||
-----------------------------------------------------------
|
||
* 简单总结本次实验与上个实验相比你增加的东西。（控制在5行以内，不要贴代码）
|
||
* 完成问答问题
|
||
* (optional) 你对本次实验设计及难度的看法。 |