练习#

课后练习#

编程题#

* 扩展easy-fs文件系统功能，扩大单个文件的大小,支持三重间接inode。
* 扩展内核功能，支持stat系统调用，能显示文件的inode元数据信息。
** 扩展内核功能，支持mmap系统调用，支持对文件的映射，实现基于内存读写方式的文件读写功能。
** 扩展easy-fs文件系统功能，支持二级目录结构。可扩展：支持N级目录结构。
*** 扩展easy-fs文件系统功能，通过日志机制支持crash一致性。

问答题#

* 文件系统的功能是什么？
** 目前的文件系统只有单级目录，假设想要支持多级文件目录，请描述你设想的实现方式，描述合理即可。
** 软链接和硬链接是干什么的？有什么区别？当删除一个软链接或硬链接时分别会发生什么？
*** 在有了多级目录之后，我们就也可以为一个目录增加硬链接了。在这种情况下，文件树中是否可能出现环路(软硬链接都可以，鼓励多尝试)？你认为应该如何解决？请在你喜欢的系统上实现一个环路，描述你的实现方式以及系统提示、实际测试结果。
* 目录是一类特殊的文件，存放的是什么内容？用户可以自己修改目录内容吗？
** 在实际操作系统中，如Linux，为什么会存在大量的文件系统类型？
** 可以把文件控制块放到目录项中吗？这样做有什么优缺点？
** 为什么要同时维护进程的打开文件表和操作系统的打开文件表？这两个打开文件表有什么区别和联系？
** 文件分配的三种方式是如何组织文件数据块的？各有什么特征（存储、文件读写、可靠性）？
** 如果一个程序打开了一个文件，写入了一些数据，但是没有及时关闭，可能会有什么后果？如果打开文件后，又进一步发出了读文件的系统调用，操作系统中各个组件是如何相互协作完成整个读文件的系统调用的？
*** 文件系统是一个操作系统必要的组件吗？是否可以将文件系统放到用户态？这样做有什么好处？操作系统需要提供哪些基本支持？

实验练习#

实验练习包括实践作业和问答作业两部分。

理解文件系统比较费事，编程难度适中

实践作业#

硬链接#

硬链接要求两个不同的目录项指向同一个文件，在我们的文件系统中也就是两个不同名称目录项指向同一个磁盘块。

本节要求实现三个系统调用 sys_linkat、sys_unlinkat、sys_stat 。

linkat：

syscall ID: 37

功能：创建一个文件的一个硬链接， linkat标准接口。

Ｃ接口： int linkat(int olddirfd, char* oldpath, int newdirfd, char* newpath, unsigned int flags)

Rust 接口： fn linkat(olddirfd: i32, oldpath: *const u8, newdirfd: i32, newpath: *const u8, flags: u32) -> i32

参数：

olddirfd，newdirfd: 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 AT_FDCWD (-100)，可以忽略。

flags: 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 0，可以忽略。

oldpath：原有文件路径

newpath: 新的链接文件路径。

说明：

为了方便，不考虑新文件路径已经存在的情况（属于未定义行为），除非链接同名文件。

返回值：如果出现了错误则返回 -1，否则返回 0。

可能的错误

链接同名文件。

unlinkat:

syscall ID: 35

功能：取消一个文件路径到文件的链接, unlinkat标准接口。

Ｃ接口： int unlinkat(int dirfd, char* path, unsigned int flags)

Rust 接口： fn unlinkat(dirfd: i32, path: *const u8, flags: u32) -> i32

参数：

dirfd: 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 AT_FDCWD (-100)，可以忽略。

flags: 仅为了兼容性考虑，本次实验中始终为 0，可以忽略。

path：文件路径。

说明：

为了方便，不考虑使用 unlink 彻底删除文件的情况。

返回值：如果出现了错误则返回 -1，否则返回 0。

可能的错误

文件不存在。

fstat:

syscall ID: 80
功能：获取文件状态。
Ｃ接口： int fstat(int fd, struct Stat* st)
Rust 接口： fn fstat(fd: i32, st: *mut Stat) -> i32

参数：

fd: 文件描述符
st: 文件状态结构体

#[repr(C)]
#[derive(Debug)]
pub struct Stat {
    /// 文件所在磁盘驱动器号，该实验中写死为 0 即可
    pub dev: u64,
    /// inode 文件所在 inode 编号
    pub ino: u64,
    /// 文件类型
    pub mode: StatMode,
    /// 硬链接数量，初始为1
    pub nlink: u32,
    /// 无需考虑，为了兼容性设计
    pad: [u64; 7],
}

/// StatMode 定义：
bitflags! {
    pub struct StatMode: u32 {
        const NULL  = 0;
        /// directory
        const DIR   = 0o040000;
        /// ordinary regular file
        const FILE  = 0o100000;
    }
}

实验要求#

实现分支：ch7-lab
实验目录要求不变
通过所有测例

在 os 目录下 make run TEST=1 加载所有测例， test_usertest 打包了所有你需要通过的测例，你也可以通过修改这个文件调整本地测试的内容。

你的内核必须前向兼容，能通过前一章的所有测例。

注解

如何调试 easy-fs

如果你在第一章练习题中已经借助 log crate 实现了日志功能，那么你可以直接在 easy-fs 中引入 log crate，通过 log::info!/debug! 等宏即可进行调试并在内核中看到日志输出。具体来说，在 easy-fs 中的修改是：在 easy-fs/Cargo.toml 的依赖中加入一行 log = "0.4.0"，然后在 easy-fs/src/lib.rs 中加入一行 extern crate log 。

你也可以完全在用户态进行调试。仿照 easy-fs-fuse 建立一个在当前操作系统中运行的应用程序，将测试逻辑写在 main 函数中。这个时候就可以将它引用的 easy-fs 的 no_std 去掉并使用 println! 进行调试。

问答作业#

无

实验练习的提交报告要求#

简单总结本次实验与上个实验相比你增加的东西。（控制在5行以内，不要贴代码）
完成问答问题
(optional) 你对本次实验设计及难度的看法。