我们新建一个工程 sfs（对，就用这个名字，因为这样我们就可以使用 simplefs 中的代码)
# 下载代码
git clone https://gitee.com/ftutorials/user-land-filesystem.git
# 进入代码目录
cd user-land-filesystem
# 生成工程 sfs （注意要输入两次）
./setenv.sh
代码中提供了一个例子 simplefs，这个例子已经实现了一个基本的文件系统，我们利用这个工程的代码来修改会更加方便。
# 进入 fs 目录
cd fs
# 查看目录下面的内容
ls
# 从 simplefs 复制 include 文件
cd sfs/include/
cp -f ../../simplefs/include/*.h ./
ls
# 从 simplefs 复制 src 文件
cd ../src
cp -f ../../simplefs/src/*.c ./
ls
# 编译 sfs 工程
cd ..
cmake ./
make
# 到这里，你应该可以正常编译整个工程
# 接下来，我们会在这个复制过来的代码基础上做修改，最终实现 Ext2 文件系统
注意：我们打开的目录是 fs/sfs，不要打开错了。其中 include/fs.layout文件说明了磁盘结构，如下：
# Layout File
#
# 以SFS为例, 其包含超级块、Inode位图以及数据区, 假设超级块占据1个块,
# Inode位图占据15个块, 则Layout可表示为:
#
# | BSIZE = 512 B |
# | Super(1) | Inode Map(15) | DATA(*) |
#
# 其中:
# BSIZE => 逻辑块的大小
# Super => 超级块
# Inode Map => Inode位图
# DATA => 数据区, *代表剩下的区域都是数据区
#
# 请在该文件中描述你的文件系统布局
# 注意:
# 0. BSIZE必须单独成行, 为了方便, 块大小按字节计数.
# 1. 我们已经针对该实验提供了一个简单示意框架, 你只需要修改()里的数据即可
# 2. 该布局文件用于检查你的文件系统是否符合要求, 请保证你的布局文件中的数据块数量与
# 实际的数据块数量一致.
| BSIZE = 1024 B |
| Super(1) | Inode Map(1) | DATA Map(1) | INODE(1) | DATA(*) |
在文件 include/types.h中定义了所有的结构，我们需要做修改。
-
#define SFS_IO_SZ() (sfs_super.sz_io) #define SFS_BLK_SZ() (SFS_IO_SZ() * 2) // 我们需要修改 src/sfs_utils.c src/sfs.c 中对 SFS_IO_SZ 的引用，修改为引用 SFS_BLK_SZ
-
/****************************************************************************** * 这个是磁盘结构，和保存在磁盘上的数据一一对应 * 在 sfs_mount 的时候从磁盘读取，然后加载到这里 * 在 sfs_umount 的时候重新写回到磁盘 * * SECTION: FS Specific Structure - Disk structure * | Super(1) | Inode Map(1) | DATA Map(1) | INODE(1) | DATA(*) | *******************************************************************************/ struct sfs_super_d { uint32_t magic_num; uint32_t sz_usage; uint32_t max_ino; // Inode Map(1) uint32_t map_inode_blks; uint32_t map_inode_offset; // DATA Map(1) uint32_t map_data_blks; uint32_t map_data_offset; // INODE uint32_t inode_offset; // DATA uint32_t data_offset; }; /** 这个是内存结构，方便平时操作，下面 struct sfs_super_d 是对应磁盘结构 * * | Super(1) | Inode Map(1) | DATA Map(1) | INODE(1) | DATA(*) | * * 在 sfs_mount 的时候从磁盘读取，然后加载到这里 * 在 sfs_umount 的时候重新写回到磁盘 * */ struct sfs_super { int driver_fd; int sz_io; int sz_disk; int sz_usage; int max_ino; // Inode Map uint8_t* map_inode; int map_inode_blks; int map_inode_offset; // Data Map uint8_t* map_data; int map_data_blks; int map_data_offset; // Inode int inode_offset; // Data int data_offset; boolean is_mounted; struct sfs_dentry* root_dentry; };
我们修改了超级块，在文件系统挂载的时候需要针对新的超级块做修改，修改文件 fs/sfs_utils.c。
// 关键代码
if (sfs_super_d.magic_num != SFS_MAGIC_NUM) {
// 超级块，占1个块
super_blks = 1;
// Inode Map 占1个块
map_inode_blks = 1;
// Data Map 占1个块
map_data_blks = 1;
/* 布局layout */
// 总的 inode 数量
sfs_super_d.max_ino = SFS_BLKS_SZ(map_inode_blks)*8;
// Inode Map
sfs_super_d.map_inode_blks = map_inode_blks;
sfs_super_d.map_inode_offset = SFS_SUPER_OFS + SFS_BLKS_SZ(super_blks);
// Data Map
sfs_super_d.map_data_blks = map_data_blks;
sfs_super_d.map_data_offset = sfs_super_d.map_inode_offset + SFS_BLKS_SZ(map_inode_blks);
// Inode Offset
sfs_super_d.inode_offset = sfs_super_d.map_data_offset + SFS_BLKS_SZ(map_data_blks);
// Data Offset
sfs_super_d.data_offset = sfs_super_d.inode_offset + SFS_BLKS_SZ(sfs_super_d.max_ino);
sfs_super_d.sz_usage = 0;
// 标记这个磁盘是第一次使用
is_init = TRUE;
}
sfs_super.max_ino = sfs_super_d.max_ino;
sfs_super.sz_usage = sfs_super_d.sz_usage; /* 建立 in-memory 结构 */
// 读取 Inode Map
sfs_super.map_inode_blks = sfs_super_d.map_inode_blks;
sfs_super.map_inode_offset = sfs_super_d.map_inode_offset;
sfs_super.map_inode = (uint8_t *)malloc(SFS_BLKS_SZ(sfs_super.map_inode_blks));
if (TRUE == is_init){ // 磁盘第一次使用，我们把 Inode Map 清零
SFS_DBG("map_inode Init 0\n");
memset(sfs_super.map_inode, 0, SFS_BLKS_SZ(sfs_super.map_inode_blks));
}else{ // 不是第一次使用，我们从磁盘读取之前保存的数据
SFS_DBG("map_inode Read From Disk\n");
if (sfs_driver_read(sfs_super.map_inode_offset, (uint8_t *)(sfs_super.map_inode),
SFS_BLKS_SZ(sfs_super.map_inode_blks)) != SFS_ERROR_NONE) {
return -SFS_ERROR_IO;
}
}
// 读取 Data Map
sfs_super.map_data_blks = sfs_super_d.map_data_blks;
sfs_super.map_data_offset = sfs_super_d.map_data_offset;
sfs_super.map_data = (uint8_t *)malloc(SFS_BLKS_SZ(sfs_super.map_data_blks));
if (TRUE == is_init){ // 磁盘第一次使用，我们把 Data Map 清零
SFS_DBG("map_data Init 0\n");
memset(sfs_super.map_data, 0, SFS_BLKS_SZ(sfs_super.map_data_blks));
}else{ // 不是第一次使用，我们从磁盘读取之前保存的数据
SFS_DBG("map_data Read From Disk\n");
if (sfs_driver_read(sfs_super.map_data_offset, (uint8_t *)(sfs_super.map_data),
SFS_BLKS_SZ(sfs_super.map_data_blks)) != SFS_ERROR_NONE) {
return -SFS_ERROR_IO;
}
}
文件系统卸载的时候，我们需要把 Inode Map，Data Map 写入到磁盘，方便下次从磁盘读取数据。
// 关键代码
// 写入 Super Block
sfs_super_d.magic_num = SFS_MAGIC_NUM;
sfs_super_d.sz_usage = sfs_super.sz_usage;
sfs_super_d.max_ino = sfs_super.max_ino;
sfs_super_d.map_inode_blks = sfs_super.map_inode_blks;
sfs_super_d.map_inode_offset = sfs_super.map_inode_offset;
sfs_super_d.map_data_blks = sfs_super.map_data_blks;
sfs_super_d.map_data_offset = sfs_super.map_data_offset;
sfs_super_d.inode_offset = sfs_super.inode_offset;
sfs_super_d.data_offset = sfs_super.data_offset;
SFS_DBG("umount write super block\n");
if (sfs_driver_write(SFS_SUPER_OFS, (uint8_t *)&sfs_super_d,
sizeof(struct sfs_super_d)) != SFS_ERROR_NONE) {
return -SFS_ERROR_IO;
}
// 写入 Inode Map
SFS_DBG("umount write inode map\n");
if (sfs_driver_write(sfs_super_d.map_inode_offset, (uint8_t *)(sfs_super.map_inode),
SFS_BLKS_SZ(sfs_super_d.map_inode_blks)) != SFS_ERROR_NONE) {
return -SFS_ERROR_IO;
}
free(sfs_super.map_inode);
// 写入 Data Map
SFS_DBG("umount write data map\n");
if (sfs_driver_write(sfs_super_d.map_data_offset, (uint8_t *)(sfs_super.map_data),
SFS_BLKS_SZ(sfs_super_d.map_data_blks)) != SFS_ERROR_NONE) {
return -SFS_ERROR_IO;
}
free(sfs_super.map_data);
# 编译文件系统
make
# 生成一个空磁盘
ddriver -r
# 挂载文件系统
./sfs -f -d tests/mnt
# 前面的挂载文件系统程序不会退出，所以你没法操作了
# 你需要新开一个 Shell 用于测试
# 进入 tests 文件夹
cd tests
ls
# 单独进行 mount 测试
./test.sh
# 输入 S 分阶段测试
# 输入 1 mount 测试
