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- # 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
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- ## 面向文件系统的用户操作
- - mkdir() - 创建一个新目录
- - creat() - 创建一个空文件
- - 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。
- - link() - 对文件创建一个硬链接（hard link）
- - 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
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- ## disk filesystem的内部组织和关键数据结构
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- ### disk filesystem的内部组织
- - superblock : 可用inode数量，可用data block数量
- - inode bitmap ： inode的分配图（基于bitmap）
- - inodes ： inode的存储区域
- - data bitmap ： data block的分配图（基于bitmap）
- - data ： data block的存储区域
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- > bitmap: 0表示inode/data block是free， 1表示inode/data block是allocated
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- ### 关键数据结构
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- #### inode数据结构
- - inode : 包含3个fields, 用python list 表示
- - file type: f -> 常规文件：regular file, d -> 目录文件：directory
- - data block addr of file content: -1 -> file is empty
- - reference count: file/directory的引用计数
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- > 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]`
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- #### 数据块内容结构
- - 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']` .....
- - 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)] 。
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- > 注意：一个目录的目录项的个数是有限的。 `block.maxUsed = 32`
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- > 注意：data block的个数是有限的,为 fs.numData
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- > 注意：inode的个数是有限的,为 fs.numInodes
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- ### 完整文件系统的例子
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- fs.ibitmap: inode bitmap 11110000
- fs.inodes: [d a:0 r:5] [f a:1 r:1] [f a:-1 r:1] [d a:2 r:2] [] ...
- fs.dbitmap: data bitmap 11100000
- fs.data: [(.,0) (..,0) (y,1) (z,2) (x,3)] [u] [(.,3) (..,0)] [] ...
- ```
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- > 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。
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- ### 辅助数据结构
- 也可理解为内存中的文件系统相关数据结构
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- - fs.files :当前文件系统中的常规文件list
- - fs.dirs : 当前文件系统中的目录文件list
- - fs.nameToInum ： 文件名:inode_num的对应关系
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- ## 文件系统执行流程
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- ### 文件系统初始化
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- 第一步：格式化sfs文件系统
- ```
- self.numInodes = numInodes
- self.numData = numData
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- self.ibitmap = bitmap(self.numInodes)
- self.inodes = []
- for i in range(self.numInodes):
- self.inodes.append(inode())
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- self.dbitmap = bitmap(self.numData)
- self.data = []
- for i in range(self.numData):
- self.data.append(block('free'))
- ```
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- 第二步：创建sfs文件系统的根目录
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- ```
- self.ibitmap.markAllocated(self.ROOT)
- self.inodes[self.ROOT].setAll('d', 0, 2)
- self.dbitmap.markAllocated(self.ROOT)
- self.data[0].setType('d')
- self.data[0].addDirEntry('.', self.ROOT)
- self.data[0].addDirEntry('..', self.ROOT)
- ```
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- 第三步：在内存中保存相关数据
- ```
- self.files = []
- self.dirs = ['/']
- self.nameToInum = {'/':self.ROOT}
- ```
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- 第四步：随机生成文件相关的操作，改变sfs文件系统的内容
- - doAppend:
- - `fd=open(filename, O_WRONLY|O_APPEND); write(fd, buf, BLOCKSIZE); close(fd);`
- - doDelete:
- - `unlink()filename)`
- - doLink
- - `link()targetfile, sourcefile)`
- - doCreate
- - `create(filename)` OR `mkdir(dirname)`
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- ## 问题1：
- 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.
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- ## 问题2：
- 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
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- ## 问题3：
- 实现`soft link`机制，并设计测试用例说明你实现的正确性。
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