《操作系统》的实验代码。
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  1. # 基于简单文件系统(Simple File System)模拟环境,理解文件系统的基本实现
  2. ## 面向文件系统的用户操作
  3. - mkdir() - 创建一个新目录
  4. - creat() - 创建一个空文件
  5. - open(), write(), close() - 对文件写一个数据buffer,注意常规文件的最大size是一个data block,所以第二次写(写文件的语义是在上次写的位置后再写一个data block)会报错(文件大小满了)。或者如果data block也满了,也会报错。
  6. - link() - 对文件创建一个硬链接(hard link)
  7. - unlink() - 对文件取消一个硬链接 (如果文件的链接数为0,则删除文件
  8. ## disk filesystem的内部组织和关键数据结构
  9. ### disk filesystem的内部组织
  10. - superblock : 可用inode数量,可用data block数量
  11. - inode bitmap : inode的分配图(基于bitmap)
  12. - inodes : inode的存储区域
  13. - data bitmap : data block的分配图(基于bitmap)
  14. - data : data block的存储区域
  15. > bitmap: 0表示inode/data block是free, 1表示inode/data block是allocated
  16. ### 关键数据结构
  17. #### inode数据结构
  18. - inode : 包含3个fields, 用python list 表示
  19. - file type: f -> 常规文件:regular file, d -> 目录文件:directory
  20. - data block addr of file content: -1 -> file is empty
  21. - reference count: file/directory的引用计数
  22. > 比如 刚创建的一个空文件inode: `[f a:-1 r:1]`, 一个有1个硬链接的文件inode `[f a:10 r:2]`
  23. #### 数据块内容结构
  24. - 一般文件的内容的表示:只是包含单个字符的list,即占一个data block,比如`['a']`, `['b']` .....
  25. - 目录内容的表示: 多个两元组`(name, inode_number)`形成的list,比如, 根目录 `[(.,0) (..,0)]`, 或者包含了一个`'f'`文件的根目录[(.,0) (..,0) (f,1)] 。
  26. > 注意:一个目录的目录项的个数是有限的。 `block.maxUsed = 32`
  27. > 注意:data block的个数是有限的,为 fs.numData
  28. > 注意:inode的个数是有限的,为 fs.numInodes
  29. ### 完整文件系统的例子
  30. ```
  31. fs.ibitmap: inode bitmap 11110000
  32. fs.inodes: [d a:0 r:5] [f a:1 r:1] [f a:-1 r:1] [d a:2 r:2] [] ...
  33. fs.dbitmap: data bitmap 11100000
  34. fs.data: [(.,0) (..,0) (y,1) (z,2) (x,3)] [u] [(.,3) (..,0)] [] ...
  35. ```
  36. > 此文件系统已使用8个inode空间, 8个data blocks. 其中,根目录包含5个目录项,`”.“,”..“,”y“,”z“,”x“`, ”y“是常规文件,并有文件内容,包含一个data block,文件内容为”u“。”z“是一个空的常规文件。”x“是一个目录文件,是空目录。
  37. ### 辅助数据结构
  38. 也可理解为内存中的文件系统相关数据结构
  39. - fs.files :当前文件系统中的常规文件list
  40. - fs.dirs : 当前文件系统中的目录文件list
  41. - fs.nameToInum : 文件名:inode_num的对应关系
  42. ## 文件系统执行流程
  43. ### 文件系统初始化
  44. 第一步:格式化sfs文件系统
  45. ```
  46. self.numInodes = numInodes
  47. self.numData = numData
  48. self.ibitmap = bitmap(self.numInodes)
  49. self.inodes = []
  50. for i in range(self.numInodes):
  51. self.inodes.append(inode())
  52. self.dbitmap = bitmap(self.numData)
  53. self.data = []
  54. for i in range(self.numData):
  55. self.data.append(block('free'))
  56. ```
  57. 第二步:创建sfs文件系统的根目录
  58. ```
  59. self.ibitmap.markAllocated(self.ROOT)
  60. self.inodes[self.ROOT].setAll('d', 0, 2)
  61. self.dbitmap.markAllocated(self.ROOT)
  62. self.data[0].setType('d')
  63. self.data[0].addDirEntry('.', self.ROOT)
  64. self.data[0].addDirEntry('..', self.ROOT)
  65. ```
  66. 第三步:在内存中保存相关数据
  67. ```
  68. self.files = []
  69. self.dirs = ['/']
  70. self.nameToInum = {'/':self.ROOT}
  71. ```
  72. 第四步:随机生成文件相关的操作,改变sfs文件系统的内容
  73. - doAppend:
  74. - `fd=open(filename, O_WRONLY|O_APPEND); write(fd, buf, BLOCKSIZE); close(fd);`
  75. - doDelete:
  76. - `unlink()filename)`
  77. - doLink
  78. - `link()targetfile, sourcefile)`
  79. - doCreate
  80. - `create(filename)` OR `mkdir(dirname)`
  81. ## 问题1:
  82. 根据[sfs文件系统的状态变化信息](./sfs_states.txt),给出具体的文件相关操作内容.
  83. ## 问题2:
  84. 在[sfs-homework.py 参考代码的基础上](https://github.com/chyyuu/ucore_lab/blob/master/related_info/lab8/sfs-homework.py),实现 `writeFile, createFile, createLink, deleteFile`,使得你的实现能够达到与问题1的正确结果一致
  85. ## 问题3:
  86. 实现`soft link`机制,并设计测试用例说明你实现的正确性。