Lab1.md 10 KB
实验内容
ramfs的基本功能在/kernel/src/filesystem/ramfs/mod.rs中，实现过程中请参考文件../vfs/mod.rs以及已实现函数的相关代码和注释。在实现基本的文件操作之前，需要先实现创建文件结构的辅助函数：create_with_data。其用于创建文件时，在父目录下创建带初始化数据的inode。
练习1：实现位于/kernel/src/filesystem/ramfs/mod.rs中的 create_with_data。
// 该函数用于在当前目录下创建一个新的inode，并传入一个简单的data字段，方便进行初始化。
// 需要判断当前inode是否是文件且是否重名，接着创建inode进行初始化。
fn create_with_data(
&self,
name: &str,
file_type: FileType,
mode: u32,
data: usize,
) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> {
// 获取当前inode
let mut inode = self.0.lock();
// LAB TODO BEGIN
// LAB TODO END
// 初始化inode的自引用的weak指针
result.0.lock().self_ref = Arc::downgrade(&result);
// 将子inode插入父inode的B树中
inode.children.insert(String::from(name), result.clone());
return Ok(result);
}
文件读写是文件系统的基本功能，ramfs的读写操作会将文件数据块中内容读入内存缓冲区，或将缓冲区内容写入对应文件数据块。read_at和 write_at两个函数分别用于以一定偏移量读取和写入一段长度的数据，并且返回实际的读写字节长度 （读取不能超过文件大小）
练习2：实现位于/kernel/src/filesystem/ramfs/mod.rs中的 read_at和 write_at。
// 该函数用于实现对文件以一定偏移量读取一段长度的数据，并且返回实际的读字节长度。
// 首先检查当前inode是否为一个文件，然后计算读文件的偏移量，最后拷贝数据（copy_from_slice）。
fn read_at(
&self,
offset: usize,
len: usize,
buf: &mut [u8],
_data: &mut FilePrivateData,
) -> Result<usize, SystemError> {
if buf.len() < len {
return Err(SystemError::EINVAL);
}
// 加锁
let inode: SpinLockGuard<RamFSInode> = self.0.lock();
// LAB TODO BEGIN
// LAB TODO END
return Ok(src.len());
}
// 该函数用于实现对文件以一定偏移量写一段长度的数据，并且返回实际的写字节长度。
// 首先检查当前inode是否为一个文件，如果文件大小比原来的大，那就resize这个数组，最后将数据写入（copy_from_slice）。
fn write_at(
&self,
offset: usize,
len: usize,
buf: &[u8],
_data: &mut FilePrivateData,
) -> Result<usize, SystemError> {
if buf.len() < len {
return Err(SystemError::EINVAL);
}
// 加锁
let mut inode: SpinLockGuard<RamFSInode> = self.0.lock();
// 检查当前inode是否为一个文件夹，如果是的话，就返回错误
if inode.metadata.file_type == FileType::Dir {
return Err(SystemError::EISDIR);
}
// LAB TODO BEGIN
// LAB TODO END
return Ok(len);
}
练习3：模仿ramfs实现my_ramfs，并更正ramfs
原ramfs其实是有点小问题的，需要在my_ramfs更正后再测试，具体如下：
open和close
测试代码中打开文件调用的open函数，最终会进行系统调用，在kernel/src/syscall中，标志是SYS_OPEN
检查文件路径正确后会调用同级目录下的syscall.rs中的open函数
测试代码中的关闭文件调用close函数也和open类似，标志为SYS_CLOSE，然后调用syscall.rs中的close函数
再看kernel/vfs/mod.rs的IndexNode接口中
如果文件系统没有具体实现open和close函数，就返回不支持，所以这就是出错的原因
解决方式：
在我们模仿的ramfs文件系统里，添加open和close函数的具体实现，如下：
fn open(&self, _data: &mut FilePrivateData, _mode: &super::vfs::file::FileMode) -> Result<(), SystemError> {
return Ok(());
}
fn close(&self, _data: &mut FilePrivateData) -> Result<(), SystemError> {
return Ok(());
}
fopen
测试代码中我们用到了fopen来打开文件，第二个参数的"w+"的含义可以在user/libs/libc/src/stdio.c文件中查看，表示读写文件，并且如果文件不存在的话就创建这个文件
fopen的系统调用也是SYS_OPEN，但是和open的区别在于：
fopen在满足条件的情况下会调用truncate函数，这个函数和open、close一样，也是定义在vfs/mod.rs中的IndexNode接口中，但是没有具体实现，需要文件系统自己实现，如下：
解决方式：
所以需要在我们模仿的ramfs中，添加truncate的具体实现，如下：
fn truncate(&self, _len: usize) -> Result<(), SystemError> {
let mut inode = self.0.lock();
if inode.metadata.file_type == FileType::Dir {
return Err(SystemError::EISDIR);
}
inode.data.resize(_len,0);
return Ok(());
}
测试文件系统
测试我们模仿实现的my_ramfs
创建测试文件夹
在DragonOS/user/apps目录下新建一个文件夹my_test
配置文件
拷贝文件
找到DragonOS/user/apps目录下其他测试文件夹（例如：test_fstat）的两个文件：link.lds + Makefile，将这两个文件拷贝到我们新建的测试文件夹my_test中
更改Makefile内容
将Makefile中的测试目录名改回来，假设拷贝的是test_fstat目录的，则按如下修改：
test_fstat/Makefile
my_test/Makefile
将代码里的test_fstat改为my_test（PS:注意区分大小写）
配置dadk
拷贝文件
在DragonOS/user/dadk/config目录下模仿其它文件新建一个文件my_test-0.1.0.dadk（PS:这里的my_test和我们在第一步创建的测试目录名相同），然后拷贝其他文件的内容到里面，比如拷贝test_fstat-0.1.0.dadk
更改dadk内容
还是和 2.2 类似，按如下修改：
test_fstat-0.1.0.dadk
my_test-0.1.0.dadk
将代码里的test_fstat都改成my_test
挂载文件系统
将你要测试的文件系统挂载到我们的操作系统上面
打开DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs文件
导入
导入你自己实现的文件系统，比如我这里是模仿ramfs写了一个my_ramfs，就按如下添加：
创建文件夹、实例并挂载
在vfs_init函数中：
模仿其它文件系统创建当前准备测试的文件系统的文件夹，如下：
紧接着在下面创建ramfs实例，并挂载，照样是模仿其它文件系统挂载，如下：
迁移伪文件系统的inode
在migrate_virtual_filesystem函数中：
获取inode，
模仿其它文件系统获取ramfs的inode，如下：
迁移到新的文件系统下
开始测试
至此，我们就可以开始测试文件系统了。
在之前我们新建的测试文件夹DragonOS/user/apps/my_test目录下添加main.c文件，用来测试文件系统的开、关、读、写
测试的过程中会出现一些问题，具体原因在接下来的ramfs的更正中
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
int main(){
//需要先创建文件夹
int check=-1;
check = mkdir("/ram/test_0",0777);
if(check!=0){
printf("Cannot create dir: /ram/test_0\n");
return;
}
check=-1;
check = mkdir("/ram/test_1",0777);
if(check!=0){
printf("Cannot create dir: /ram/test_1\n");
return;
}
//测试open+close+write+read
printf("Test open/close/write/read\n");
int fd=-1;
fd=open("/ram/test_0/file_0.txt",O_WRONLY | O_CREAT);
if(fd<0){
printf("Open file failed!\n");
return;
}
printf("File opened successfully!\n");
const char* write_ptr = "Write str here";
write(fd,write_ptr,strlen(write_ptr));
printf("Having written:%s\n",write_ptr);
close(fd);
printf("File closed successfully!\n");
//测试open+close+read
fd=open("/ram/test_0/file_0.txt",O_WRONLY | O_CREAT);
if(fd<0){
printf("Open file failed!\n");
return;
}
printf("File opened successfully!\n");
char* buf[64];
read(fd,buf,64);
printf("Having read:%s\n",buf);
close(fd);
printf("File closed successfully!\n");
//测试fopen+fclose+fputs
printf("\nTest fopen/fclose/fputs/fgets\n");
FILE* file = fopen("/ram/test_1/file_0.txt","w+");
if(file == NULL){
printf("Fopen file failed!\n");
return;
}
printf("File opened successfully!\n");
const char* fputs_ptr = "Fputs str here";
fputs(fputs_ptr,file);
printf("Having fput: %s\n",fputs_ptr);
fclose(file);
printf("File closed successfully!\n");
//测试fopen+fclose+fgets
file = fopen("/ram/test_1/file_0.txt","r+");
if(file==NULL){
printf("Fopen file failed!\n");
return;
}
char* buf1[64];
fgets(buf1,64,file);
printf("Having got: %s\n",buf1);
fclose(file);
printf("File closed successfully!\n");
}