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File metadata and controls

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Lab5

思考题 1: 文件的数据块使用基数树的形式组织有什么好处? 除此之外还有其他的数据块存储方式吗?

  • 用基数树的形式组织的好处

    • 减小了inode的大小，inode存储所占用的空间更少

  • 其他的数据块存储方式

    1. Unix V6文件系统：在inode中存储所有direct block和indirect block的block_id
    2. Ext4：使用了区段树的方法，保存起始块地址以及长度

练习题 2：实现位于userland/servers/tmpfs/tmpfs.c的tfs_mknod和tfs_namex。

  • tfs_mknod
    1. 根据mkdir的值去判断创建文件/目录的inode
    2. 创建对应的dentry
  • tfs_namex
    1. 用/分割name的各个部分
    2. 调用tfs_lookup来寻找dentry
    3. 更新相关变量

练习题 3：实现位于userland/servers/tmpfs/tmpfs.c的tfs_file_read和tfs_file_write。提示：由于数据块的大小为PAGE_SIZE，因此读写可能会牵涉到多个页面。读取不能超过文件大小，而写入可能会增加文件大小（也可能需要创建新的数据块）。

  • tfs_file_read
    1. 首先判断要读取的位置cur_off+size是否大于inode的size，若是则更新最大读取size
    2. 在每一个data block中读取数据
  • tfs_file_write
    1. 读取每一个data block中的数据
    2. 若cur_off - offset的值大于inode的size，则更新inode的size

练习题 4：实现位于userland/servers/tmpfs/tmpfs.c的tfs_load_image函数。需要通过之前实现的tmpfs函数进行目录和文件的创建，以及数据的读写。

  1. 将dirat设置为tmpfs_root，调用tfs_namex来定位文件
  2. 调用tfs_lookup来获取对应文件的dentry（若不存在则创建对应文件）
  3. 调用tfs_file_write将对应的数据写入文件
  4. 重复上述过程

练习题 5：利用userland/servers/tmpfs/tmpfs.c中已经实现的函数，完成在userland/servers/tmpfs/tmpfs_ops.c中的fs_creat、tmpfs_unlink和tmpfs_mkdir函数，从而使tmpfs_*函数可以被fs_server_dispatch调用以提供系统服务。对应关系可以参照userland/servers/tmpfs/tmpfs_ops.c中server_ops的设置以及userland/fs_base/fs_wrapper.c的fs_server_dispatch函数。

  • fs_creat

    调用tfs_namex以及tfs_creat

  • tmpfs_unlink

    调用tfs_namex以及tfs_remove

  • tmpfs_mkdir

    调用tfs_namex以及tfs_mkdir

练习题 6：补全libchcore/src/libc/fs.c与libchcore/include/libc/FILE.h文件，以实现fopen, fwrite, fread, fclose, fscanf, fprintf五个函数，函数用法应与libc中一致。

  • fopen
    1. 填充fs_request和ipc_msg
    2. 调用ipc_call发送相应FS_REQ_OPEN类型的ipc_msg
    3. 判断返回值
      1. 和fr的new_fd值相同：不做处理
      2. 若fr的new_fd值不同：
        1. 模式为"w"：发送FS_REQ_OPEN类型的ipc_msg来创建文件，然后再进行操作2
        2. 否则报错
    4. 设置FILE，返回
  • fwrite
    1. 填充fs_request和ipc_msg
    2. 调用ipc_call发送相应FS_REQ_WRITE类型的ipc_msg
    3. 返回写入的字节数
  • fread
    1. 填充fs_request和ipc_msg
    2. 调用ipc_call发送相应FS_REQ_READ类型的ipc_msg
    3. 返回读取的字节数
  • fclose
    1. 填充fs_request和ipc_msg
    2. 调用ipc_call发送相应FS_REQ_CLOSE类型的ipc_msg
  • fscanf
    1. 首先调用fread来读取文件中的内容
    2. 分%s,%d还有其他状况分别进行处理:
      1. %s：以字符串形式读出
      2. %d：以数字类型读出
      3. 其它：更新cursor位置
  • fprintf
    1. 分%s,%d还有其他状况分别进行处理:
      1. %s：以字符串形式写入
      2. %d：以数字类型写入
      3. 其它：将原本的字符写入并更新cursor位置
    2. 最后调用fwrite写入文件

练习题 7：实现在userland/servers/shell/main.c中定义的getch，该函数会每次从标准输入中获取字符，并实现在userland/servers/shell/shell.c中的readline，该函数会将按下回车键之前的输入内容存入内存缓冲区。代码中可以使用在libchcore/include/libc/stdio.h中的定义的I/O函数。

  • getch

    调用__chcore_sys_getc

  • readline

    判断字符类型：

    1. 若为\t，调用do_complement进行补全，并打印
    2. 若为\n，退出循环停止读入，返回
    3. 其它情况则正常读入

练习题 8：根据在userland/servers/shell/shell.c中实现好的bultin_cmd函数，完成shell中内置命令对应的do_*函数，需要支持的命令包括：ls [dir]、echo [string]、cat [filename]和top。

  • print_file_content
    1. 调用fopen打开对应的文件
    2. 调用fread读取文件内容
    3. 依次打印读出来的内容
  • fs_scan
    1. 调用fopen打开相应的目录
    2. 仿照demo_gendents的方式进行scan并打印
  • do_echo
    1. 首先跳过"echo"
    2. 再跳过空白字符
    3. 打印后续内容

练习题 9：实现在userland/servers/shell/shell.c中定义的run_cmd，以通过输入文件名来运行可执行文件，同时补全do_complement函数并修改readline函数，以支持按tab键自动补全根目录（/）下的文件名。

  • run_cmd

    调用chcore_procm_spawn，传入fs_server_cap

  • do_complement

    1. 打开根目录，调用getdents读取根目录下的dentry
    2. 根据complement_time来遍历，选中相应的文件名

练习题 10：FSM需要两种不同的文件系统才能体现其特点，本实验提供了一个fakefs用于模拟部分文件系统的接口，测试代码会默认将tmpfs挂载到路径/，并将fakefs挂载在到路径/fakefs。本练习需要实现userland/server/fsm/main.c中空缺的部分，使得用户程序将文件系统请求发送给FSM后，FSM根据访问路径向对应文件系统发起请求，并将结果返回给用户程序。实现过程中可以使用userland/server/fsm目录下已经实现的函数。

将参数中的ipc_msg拷贝至FSM专有的ipc_msg中去，再根据mpinfo调用ipc_call

同时需要进行一定的特殊处理:

  1. FS_REQ_OPEN需要在获取fd后调用fsm_set_mount_info_withfd进行fd相关设置
  2. FS_REQ_READ需要在完成ipc_call之后将读取的文件内容拷贝到参数ipc_msg中
  3. FS_REQ_GETDENT64需要在完成ipc_call之后将读取的dentry信息拷贝回参数ipc_msg中