《操作系统真象还原》第十四章 ---- 实现文件系统任务繁多饭得一口口吃路得一步步走啊（下一）

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本书中错误勘误
实现文件删除
- 编写完的inode.c（inode_delete函数）
- 编写完的dir.c（delete_dir_entry函数）
- 编写完的fs.c（sys_unlink函数）
- 修改完的main.c
- make all 验证成果
实现创建目录
- 编写完的fs.c（sys_mkdir）
- 修改完的main.c
- make all 验证成果

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《操作系统真象还原》从零开始自制操作系统全章节博客链接

本书中错误勘误

这个地方我思考了很久我觉得应该而且是必须要这么做的需要加两行代码
这个问题就是dir.c中的函数delete_dir_entry
在对于分配的块位图中只有一个目录项且刚好是我们要删除的目录项
且分配的块位图是在间接块表中间接块表刚好只分配了这一个块表
按理说我们需要回收这个块且要把分配给间接块的这个块也给回收了
书上认为我们只把间接块回收了即可那个在间接块中的那个块就等于回收掉了但我认为必须要把那个块给写成空白才可以不然的话下次再分配里面还是有这个目录项而且分配目录项看空位的时候就是看是否有目录项在那里是否是空白的
由于文件系统过于庞大这里就先存疑吧但是写了心里面总是放心的

实现文件删除

编写完的inode.c（inode_delete函数）

//清除inode_table中的inode
void inode_delete(struct partition* part,uint32_t inode_no,void* io_buf)
{ASSERT(inode_no < 4096);struct inode_position inode_pos;    //存储inode的pos的inode_locate(part,inode_no,&inode_pos);ASSERT(inode_pos.sec_lba <= (part->start_lba + part->sec_cnt));char* inode_buf = (char*)io_buf;if(inode_pos.two_sec){ide_read(part->my_disk,inode_pos.sec_lba,inode_buf,2); //夹在两个扇区间memset((inode_buf + inode_pos.off_size),0,sizeof(struct inode)); //把inode信息清除 再次写回硬盘ide_write(part->my_disk,inode_pos.sec_lba,inode_buf,2); }else{ide_read(part->my_disk,inode_pos.sec_lba,inode_buf,1);    //夹在两个扇区间memset((inode_buf + inode_pos.off_size),0,sizeof(struct inode)); //把inode信息清除 再次写回硬盘ide_write(part->my_disk,inode_pos.sec_lba,inode_buf,1); }
}

编写完的dir.c（delete_dir_entry函数）

//把pdir中编号为inode_no目录项删除
bool delete_dir_entry(struct partition* part,struct dir* pdir,uint32_t inode_no,void* io_buf)
{struct inode* dir_inode = pdir->inode;uint32_t block_idx = 0,all_blocks[140] = {0};while(block_idx < 12){all_blocks[block_idx] = dir_inode->i_sectors[block_idx];++block_idx;}if(dir_inode->i_sectors[12])ide_read(part->my_disk,dir_inode->i_sectors[12],all_blocks + 12,1);//目录项存储不像inode那样存在夹在两个扇区间的情况    uint32_t dir_entry_size = part->sb->dir_entry_size;uint32_t dir_entrys_per_sec = (SECTOR_SIZE / dir_entry_size);struct dir_entry* dir_e = (struct dir_entry*)io_buf;struct dir_entry* dir_entry_found = NULL;uint8_t dir_entry_idx,dir_entry_cnt;bool is_dir_first_block = false;     //目录的第一个块block_idx = 0;while(block_idx < 140){is_dir_first_block = false;if(all_blocks[block_idx] == 0){++block_idx;continue;}dir_entry_idx = dir_entry_cnt = 0;memset(io_buf,0,SECTOR_SIZE);ide_read(part->my_disk,all_blocks[block_idx],io_buf,1);//挨个挨个遍历寻找while(dir_entry_idx < dir_entrys_per_sec){if((dir_e + dir_entry_idx)->f_type != FT_UNKNOWN){//找到根目录所在扇区了 说明不可回收此扇区if(!strcmp((dir_e + dir_entry_idx)->filename,".")){is_dir_first_block = true;}else if(strcmp((dir_e + dir_entry_idx)->filename,".") && strcmp((dir_e + dir_entry_idx)->filename,"..")){dir_entry_cnt++; //判断是否回收此扇区if((dir_e + dir_entry_idx)->i_no == inode_no){ASSERT(dir_entry_found == NULL);dir_entry_found = dir_e + dir_entry_idx;//继续遍历 统计共有多少目录项}}}++dir_entry_idx;}//这个扇区没找到 到一下个扇区继续找if(dir_entry_found == NULL){++block_idx;continue;}ASSERT(dir_entry_cnt >= 1);//不包括根目录 该块且只有一个目录项 这个目录项刚好是我们需要删除的if(dir_entry_cnt == 1 && !is_dir_first_block){uint32_t block_bitmap_idx = all_blocks[block_idx] - part->sb->data_start_lba;bitmap_set(&part->block_bitmap,block_bitmap_idx,0);bitmap_sync(cur_part,block_bitmap_idx,BLOCK_BITMAP);  //块同步进去if(block_idx < 12)dir_inode->i_sectors[block_idx]  = 0;else //还需要判断是否要把间接块表回收回去{uint32_t indirect_blocks = 0;uint32_t indirect_block_idx = 12;while(indirect_block_idx  < 140){if(all_blocks[indirect_block_idx] != 0)++indirect_blocks;}ASSERT(indirect_blocks >= 1); //至少一个if(indirect_blocks > 1) //间接表块不回收{all_blocks[block_idx] = 0; //那个地方的块地址写成0ide_write(part->my_disk,dir_inode->i_sectors[12],all_blocks+ 12,1);}else //先回收那个块表{/*这里是我加的*/all_blocks[block_idx] = 0; //那个地方的块地址写成0ide_write(part->my_disk,dir_inode->i_sectors[12],all_blocks+ 12,1);/*我认为这是必须加的两行*/block_bitmap_idx = dir_inode->i_sectors[12] - part->sb->data_start_lba;bitmap_set(&part->block_bitmap,block_bitmap_idx,0);bitmap_sync(cur_part,block_bitmap_idx,BLOCK_BITMAP);}}}else{memset(dir_entry_found,0,dir_entry_size);//把那里的目录项清一条即可ide_write(part->my_disk,all_blocks[block_idx],io_buf,1);}    ASSERT(dir_inode->i_size >= dir_entry_size);dir_inode->i_size -= dir_entry_size;  //大小减去一条目录项的memset(io_buf,0,SECTOR_SIZE * 2);inode_sync(part,dir_inode,io_buf);   //把inode写入硬盘return true;}return false;
}

编写完的fs.c（sys_unlink函数）

//删除普通文件
int32_t sys_unlink(const char* pathname)
{ASSERT(strlen(pathname) < MAX_PATH_LEN);struct path_search_record searched_record;memset(&searched_record,0,sizeof(struct path_search_record));int inode_no = search_file(pathname,&searched_record);ASSERT(inode_no != 0);if(inode_no == -1){printk("file %s not found!\n",pathname);dir_close(searched_record.parent_dir);return -1;}if(searched_record.file_type == FT_DIRECTORY){printk("cant delete a directory with unlink(),use rmdir() to instead\n");dir_close(searched_record.parent_dir);return -1;}//检查在不在已经打开文件列表uint32_t file_idx  = 0;while(file_idx < MAX_FILE_OPEN){if(file_table[file_idx].fd_inode != NULL && (uint32_t)inode_no == file_table[file_idx].fd_inode->i_no)break;file_idx++;}if(file_idx < MAX_FILE_OPEN){dir_close(searched_record.parent_dir);printk("file %s is in use , not allowed to delete!\n",pathname);return -1;}ASSERT(file_idx == MAX_FILE_OPEN);void* io_buf = sys_malloc(1024);if(io_buf == NULL){dir_close(searched_record.parent_dir);printk("sys_unlink: malloc for io_buf failed!\n");return -1;}struct dir* parent_dir = searched_record.parent_dir;delete_dir_entry(cur_part,parent_dir,inode_no,io_buf);//删除目录项inode_release(cur_part,inode_no);                //删除inodesys_free(io_buf);dir_close(searched_record.parent_dir);return 0;   //成功删除}

修改完的main.c

#include "print.h"
#include "init.h"
#include "debug.h"
#include "string.h"
#include "memory.h"
#include "../thread/thread.h"
#include "interrupt.h"
#include "../device/console.h"
#include "../device/ioqueue.h"
#include "../device/keyboard.h"
#include "../userprog/process.h"
#include "../lib/user/syscall.h"
#include "../userprog/syscall-init.h"
#include "../lib/stdio.h"
#include "../lib/kernel/stdio-kernel.h"
#include "../fs/fs.h"
#include "../fs/file.h"int main(void)
{put_str("I am kernel\n");init_all();intr_enable();char buf[64] = {0};int fd = sys_open("/file1",O_CREAT);sys_close(fd);   fd = sys_open("/file1",O_RDWR);sys_write(fd,"hello,world\n",12);sys_close(fd);printk("/file1 delete %s!\n",sys_unlink("/file1") == 0 ? "done" : "fail");while(1);return 0;
}

make all 验证成果

实话实说在make all 调试的路上

下面是创建了文件/file1 写入文件hello,world\n字符串没有删除的时候的截图
第一个表是块位图的表
第二个是inode位图的表
第三个是inode_table的表
第四个是根目录所在扇区的内容

把main.c那行
printk("/file1 delete %s!\n",sys_unlink("/file1") == 0 ? "done" : "fail")取消注释

重新编译得到下面结果但是保险期间表面的输出并不能让我们信服我们还是看看硬盘中的信息吧

我们可以很明显的看到
块位图中只有1个了剩下的那个是根目录要分配的块
inode也只有一个也是根目录的那个
再下面的inode_table可以看到之前在的inode信息也已经被置空了
最下面的是根目录所在扇区只有一个目录项了

从这里看实现应该是成功了

实现创建目录

编写完的fs.c（sys_mkdir）

//创建目录 成功返回0 失败返回-1
int32_t sys_mkdir(const char* pathname)
{uint8_t rollback_step = 0;void* io_buf = sys_malloc(SECTOR_SIZE * 2);if(io_buf == NULL){printk("sys_mkdir: sys_malloc for io_buf failed\n");return -1;}struct path_search_record searched_record;memset(&searched_record,0,sizeof(struct path_search_record));int inode_no = -1;inode_no = search_file(pathname,&searched_record);if(inode_no != -1)  //如果找到同名的 目录或者文件 则inode_no 肯定不为-1 则进入逆转{printk("sys_mkdir: file or directory %s exist\n",pathname);rollback_step = 1;goto rollback;}else{uint32_t pathname_depth = path_depth_cnt((char*)pathname); uint32_t path_searched_depth = path_depth_cnt(searched_record.searched_path);//看深度是否相同 不相同说明到中间某处就找不到停止了 可带入两个路径看看效果if(pathname_depth != path_searched_depth){printk("sys_mkdir: cannot access %s: Not a directory,subpath %s isnt exist\n",pathname,searched_record.searched_path);rollback_step = 1;goto rollback;}}struct dir* parent_dir = searched_record.parent_dir; //得到最后路径的直接父路径char* dirname = strrchr(searched_record.searched_path,'/') + 1; //得到最后目标目录名称inode_no = inode_bitmap_alloc(cur_part);  //得到新分配的inode结点 if(inode_no == -1){printk("sys_mkdir: allocate inode failed\n");rollback_step = 1;goto rollback;}//即将要使用的inode 负责memcpy到硬盘中struct inode new_dir_inode;inode_init(inode_no,&new_dir_inode);//再分配一个块uint32_t block_bitmap_idx = 0;int32_t  block_lba = -1;block_lba = block_bitmap_alloc(cur_part);if(block_lba == -1){printk("sys_mkdir: block_bitmap_alloc for create directory failed\n");rollback_step = 2; //把之前的inode给回滚了goto rollback;}   new_dir_inode.i_sectors[0] = block_lba;block_bitmap_idx = block_lba - cur_part->sb->data_start_lba;ASSERT(block_bitmap_idx != 0);bitmap_sync(cur_part,block_bitmap_idx,BLOCK_BITMAP);//'.' 和 '..'写入目录中memset(io_buf,0,SECTOR_SIZE * 2);struct dir_entry* p_de = (struct dir_entry*)io_buf;//第一个目录项 .memcpy(p_de->filename,".",1);p_de->i_no = inode_no;p_de->f_type = FT_DIRECTORY;//移动到下一个目录项的位置 ..p_de++;  memcpy(p_de->filename,"..",2);p_de->i_no = parent_dir->inode->i_no;;p_de->f_type = FT_DIRECTORY;ide_write(cur_part->my_disk,new_dir_inode.i_sectors[0],io_buf,1);new_dir_inode.i_size = 2 * cur_part->sb->dir_entry_size;struct dir_entry new_dir_entry;memset(&new_dir_entry,0,sizeof(struct dir_entry));memset(io_buf,0,SECTOR_SIZE * 2);//目录项存放在new_dir_entry中 new_inode已经初始化好了 里面的数据也都填了create_dir_entry(dirname,inode_no,FT_DIRECTORY,&new_dir_entry); //失败了if(!sync_dir_entry(parent_dir,&new_dir_entry,io_buf)){printk("sys_mkdir: sync_dir_entry to disk_failed\n");rollback_step = 2;goto rollback;}//父结点的inode写入到硬盘中memset(io_buf,0,SECTOR_SIZE * 2);inode_sync(cur_part,parent_dir->inode,io_buf);//新建立的写入到硬盘中memset(io_buf,0,SECTOR_SIZE * 2);inode_sync(cur_part,&new_dir_inode,io_buf);bitmap_sync(cur_part,inode_no,INODE_BITMAP);sys_free(io_buf);dir_close(searched_record.parent_dir);return 0;rollback:switch(rollback_step){case 2:bitmap_set(&cur_part->inode_bitmap,inode_no,0);case 1:dir_close(searched_record.parent_dir);break;}sys_free(io_buf);return -1;
}

修改完的main.c

#include "print.h"
#include "init.h"
#include "debug.h"
#include "string.h"
#include "memory.h"
#include "../thread/thread.h"
#include "interrupt.h"
#include "../device/console.h"
#include "../device/ioqueue.h"
#include "../device/keyboard.h"
#include "../userprog/process.h"
#include "../lib/user/syscall.h"
#include "../userprog/syscall-init.h"
#include "../lib/stdio.h"
#include "../lib/kernel/stdio-kernel.h"
#include "../fs/fs.h"
#include "../fs/file.h"int main(void)
{put_str("I am kernel\n");init_all();intr_enable();printk("/dir1/subdir1 create %s!\n",(sys_mkdir("/dir1/subdir1") == 0) ? "done" : "fail");printk("/dir1 create %s!\n",(sys_mkdir("/dir1") == 0) ? "done" : "fail");printk("/dir1/subdir1 create %s!\n",(sys_mkdir("/dir1/subdir1") == 0) ? "done" : "fail");int fd = sys_open("/dir1/subdir1/file2",O_CREAT | O_RDWR);if(fd != -1){printk("/dir1/subdir1/file2 create done!\n");sys_write(fd,"Catch me if u can!\n",19);sys_lseek(fd,0,SEEK_SET);char buf[32] = {0};sys_read(fd,buf,19);printf("/dir1/subdir1/file2 says:\n%s",buf);sys_close(fd);}while(1);return 0;
}

make all 验证成果

先看看bochs屏幕输出了些什么嗯？感觉应该是对的但是表面现象不能迷惑住我们我们要透过里面看内在再来看我们是否成功建立了目录了

我们的思路是
先去看看根目录所在的扇区下的/dir1 再根据目录项/dir1继续往下找
lets go

我们根据之前得到的数据 root_start_lba是在0xA67
0XA67 * 512得到了 1363456
我们可以可以清楚看到右边的字节显示dir1 嗯没错
我们看到64下面的字节01 我们根据类型推测 02是存储的type
那么01肯定是inode_no 我们即刻转战inode_table

当然这里我把他们放在了一张图方便嘛各位看官理解一下哈哈
然后我们锁定 01 下面的68 0A 根据之前的定位和在0号inode 里面有个67 0A 我们可以大胆且自信的确定这个是/dir1所在的直接扇区号那我们走着
0XA68(小端序）

ok 来到了0XA68 * 512 1363968的扇区号
可以清楚的看到 subdir1目录项映入眼帘了啊
同样的道理 73下方的02 是inode_table中的inode编号
这张图里面还好还有02 inode的扇区号可以看到02下面的69 0A
可以锁定 subdir1所在扇区号0xA69 继续转战！

可以看到最下方的 1364480 就是subdir1所在的扇区里面存储着普通文件file2的目录项我们可以清楚的看见66 下方的03 转来转去的人都快要绕晕了但是不急各位看官坚持一下继续往下看

终于到了最后一张图了由于03 inode在inode_table 512字节不够显示了
我就特意增加了显示字数 1024
可以清楚的看到 03编号下面的扇区号 6A 0A 就是0XA6A 这里就是普通文件/file2所在的扇区了里面就是我们写入的信息了

啊功夫不负有心人终于逮住它了 Catch me if u can!\n ok了
从这里看应该很成功的实现了功能了现在也是凌晨1点了很晚了各位最后早点休息！收摊下班！