rCore第六章练习

· 2023-03-16 · # rCore

实践作业

硬链接

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 。

linkat：

syscall ID: 37

功能：创建一个文件的一个硬链接， linkat标准接口。

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。

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

#[repr(C)] 
#[derive(Debug)] 
pub struct Stat {    
    /// 文件所在磁盘驱动器号，该实验中写死为 0 即可    
    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;    
    } 
}

实现

link

link的实现会调用inode模块中的add_a_link方法，它是ROOT_NODE的一个方法

pub fn add_a_link(&self, oldpath: &str, newpath:&str) -> isize {
		let mut fs = self.fs.lock();
		self.modify_disk_inode(|root_inode| {
			let file_count = (root_inode.size as usize) / DIRENT_SZ;
			let new_size = (file_count + 1) * DIRENT_SZ;
			for i in 0..file_count {
				let mut dirent = DirEntry::empty();
				root_inode.read_at(i * DIRENT_SZ, dirent.as_bytes_mut(), &self.block_device);
				if dirent.name() == oldpath {
					self.increase_size(new_size as u32, root_inode, &mut fs);
					root_inode.write_at(new_size * DIRENT_SZ, DirEntry::new(newpath, dirent.inode_number()).as_bytes(), &self.block_device);
				}
			}
		});			
		0
	}

首先，代码中会尝试获取锁，之后通过回调函数，对自己这个inode进行操作。由于是根inode，我们可以遍历其中的目录，遍历其中的文件名，如果发现文件名和old_path相同的，可以添加一个记录，由于是硬链接公用一个inode即可。

unlink

unlink的实现会稍微复杂一点，

pub fn rm_a_link(&self, path: &str) -> isize {
		let mut fs = self.fs.lock();
		self.modify_disk_inode(|root_inode| {
			let file_count = (root_inode.size as usize) / DIRENT_SZ;
			for i in 0..file_count {
				let mut dirent = DirEntry::empty();
				root_inode.read_at(i * DIRENT_SZ, dirent.as_bytes_mut(), &self.block_device);
				if dirent.name() == path {
					for j in i+1..file_count{
						root_inode.read_at(i*DIRENT_SZ, dirent.as_bytes_mut(), &self.block_device);
						root_inode.write_at((i-1) * DIRENT_SZ, dirent.as_bytes(),  &self.block_device);

					}
					root_inode.size -= 1;
					break;
				}
			}	
		});
		0
	}

我们仍然遍历根目录，如果找到一个和我们要找的文件名相同的项，我们就根据比较排序类似的方法，将读到的后一项覆盖到前一项，这样目录中就不会出现空项。

fstat

我们需要在File中实现一个新的方法，用于获取这个实现File Trait的结构体的信息。

fn stat(&self, st:&mut Stat) -> usize {
		let inner = self.inner.exclusive_access();
		inner.inode.stat(unsafe {
				core::slice::from_raw_parts_mut(st as *mut Stat as usize as *mut u8,
					core::mem::size_of::<Stat>(),
				)	
		});
		1
	}

我们实现了fstat方法，Stat结构体如下

pub struct Stat {
	pub dev: u64,
	pub ino: u64,
	pub mode: StatMode,
	pub nlink: u32,
	pad: [u64; 7],
}

由于要在这里没有在easy-fs实现Stat结构体，我选择将Stat转化为字节数组引用进行传递

第一步，&mut Stat可以转化为* mut Stat指针
指针可以转化为usize地址
再将usize转化为一个*mut u8的指针

最后构造一个引用

pub fn stat(&self, st: &mut [u8]) -> usize{
    	let mut fs = self.fs.lock();
		let st_trans:&mut Stat = unsafe { ( st.as_mut_ptr() as usize as *mut Stat).as_mut().unwrap()};
		let inode_id = ((self.block_id - self.fs.lock().inode_area_start_block as usize) * BLOCK_SZ + self.block_offset) / core::mem::size_of::<Inode>();
		st_trans.ino = inode_id as u64;
		let mut link_num = 0;
		let mut _type = StatMode::FILE;
		EasyFileSystem::root_inode(&self.fs.read_disk_inode(|disk_inode| {
			let file_count = (disk_inode.size as usize) / DIRENT_SZ;
			for i in 0..file_count {
				let mut dirent = DirEntry::empty();
				if dirent.inode_number() == inode_id as u32 {
					link_num += 1;
				}
			}

			if(disk_inode.is_dir()){
				_type = StatMode::DIR;
			}
		});
		st_trans.nlink = link_num;
		st_trans.mode = _type;
		1
	}

最后在easy-fs侧实现了这样一个函数

第一步，首先根据自己的inode的结构体信息计算出自己在块设备中的位置
遍历根目录中的文件，如果发现inode号相同，则将链接数加1
最后设置文件类型