操作系统实验ucore lab8

阅读前注意事项：

1、我的博客从lab2之后，如果没有特殊说明，所有标注的代码行数位置，以labcodes_answer（答案包）里的文件为准！！！因为你以后会发现做实验用meld软件比较费时费力，对于咱们学校的验收不如直接对着答案来；

2、感谢网上的各路前辈大佬们，本人在这学期初次完成实验的过程中，各位前辈们的博客给了我很多有用的指导；本人的博客内容在现有的内容上，做了不少细节的增补内容，有些地方属个人理解，如果有错在所难免，还请各位大佬们批评指正；

3、所有实验的思考题，我把它规整到了文章最后；

4、所有实验均默认不做challenge，对实验评分无影响；

5、lab8可能是八个实验中最难的一个实验，临近期末，写得较为简略难以避免。

 

一、实验内容

本次实验涉及的是文件系统，通过分析了解ucore文件系统的总体架构设计，完善读写文件操作，从新实现基于文件系统的执行程序机制（即改写do_execve），从而可以完成执行存储在磁盘上的文件和实现文件读写等功能。

 

二、目的

了解基本的文件系统系统调用的实现方法；

了解一个基于索引节点组织方式的Simple FS文件系统的设计与实现；

了解文件系统抽象层-VFS的设计与实现；

 

三、实验设计思想和流程

 

练习0：填写已有实验

 

本实验依赖实验1/2/3/4/5/6/7。请把你做的实验1/2/3/4/5/6/7的代码填入本实验中代码中

有“LAB1”/“LAB2”/“LAB3”/“LAB4”/“LAB5”/“LAB6” /“LAB7”的注释相应部分。并确保编译通过。注意：为了能够正确执行lab8的测试应用程序，可能需对已完成的实验1/2/3/4/5/6/7的代码进行进一步改进。

使用meld软件进行对比，发现需要更改的代码如下：

 

proc.c

default_pmm.c

pmm.c

swap_fifo.c

vmm.c

trap.c

sche.c

monitor.

check_sync.c

 

进一步比对发现，无需改进代码实现，直接使用即可。

 

练习1: 完成读文件操作的实现（需要编码）

 

首先了解打开文件的处理流程，然后参考本实验后续的文件读写操作的过程分析，编写在sfs_inode.c中sfs_io_nolock读文件中数据的实现代码。

 

ucore的文件系统模型源于Havard的OS161的文件系统和Linux文件系统。但其实这二者都是源于传统的UNIX文件系统设计。UNIX提出了四个文件系统抽象概念：文件(file)、目录项(dentry)、索引节点(inode)和安装点(mount point)。

 

文件：UNIX文件中的内容可理解为是一有序字节buffer，文件都有一个方便应用程序识别的文件名称（也称文件路径名）。典型的文件操作有读、写、创建和删除等。

 

目录项：目录项不是目录，而是目录的组成部分。在UNIX中目录被看作一种特定的文件，而目录项是文件路径中的一部分。如一个文件路径名是“/test/testfile”，则包含的目录项为：根目录“/”，目录“test”和文件“testfile”，这三个都是目录项。一般而言，目录项包含目录项的名字（文件名或目录名）和目录项的索引节点（见下面的描述）位置。

 

索引节点：UNIX将文件的相关元数据信息（如访问控制权限、大小、拥有者、创建时间、数据内容等等信息）存储在一个单独的数据结构中，该结构被称为索引节点。

 

安装点：在UNIX中，文件系统被安装在一个特定的文件路径位置，这个位置就是安装点。所有的已安装文件系统都作为根文件系统树中的叶子出现在系统中。安装点是一个起点，从安装点开始可以访问文件系统中的所有文件。

 

其中，文件和目录是给应用程序看到的一个抽象。

 

从ucore操作系统不同的角度来看，ucore中的文件系统架构包含四类主要的数据结构, 它们分别是：

 

1、超级块（SuperBlock），它主要从文件系统的全局角度描述特定文件系统的全局信息。它的作用范围是整个OS空间。

 

2、索引节点（inode）：它主要从文件系统的单个文件的角度它描述了文件的各种属性和数据所在位置。它的作用范围是整个OS空间。

 

3、目录项（dentry）：它主要从文件系统的文件路径的角度描述了文件路径中的特定目录。它的作用范围是整个OS空间。

 

4、文件（file），它主要从进程的角度描述了一个进程在访问文件时需要了解的文件标识，文件读写的位置，文件引用情况等信息。它的作用范围是某一具体进程。

文件系统，会将磁盘上的文件（程序）读取到内存里面来，在用户空间里面变成进程去进一步执行或其他操作。通过一系列系统调用完成这个过程。