xref: /DragonOS/kernel/src/driver/tty/tty_device.rs (revision 20e3152e1eea97f87d644c3023391e172bc83c93)
1*20e3152eSlogin use alloc::{
2*20e3152eSlogin     collections::BTreeMap,
3*20e3152eSlogin     string::{String, ToString},
4*20e3152eSlogin     sync::{Arc, Weak},
5*20e3152eSlogin };
60d48c3c9Slogin 
70d48c3c9Slogin use crate::{
80d48c3c9Slogin     filesystem::{
9*20e3152eSlogin         devfs::{devfs_register, DevFS, DeviceINode},
10*20e3152eSlogin         vfs::{file::FileMode, FilePrivateData, FileType, IndexNode, Metadata, ROOT_INODE},
110d48c3c9Slogin     },
12*20e3152eSlogin     include::bindings::bindings::{printk_color, textui_putchar, BLACK, WHITE},
13*20e3152eSlogin     kdebug, kerror,
14*20e3152eSlogin     libs::rwlock::RwLock,
15*20e3152eSlogin     print,
16*20e3152eSlogin     syscall::SystemError,
170d48c3c9Slogin };
180d48c3c9Slogin 
190d48c3c9Slogin use super::{TtyCore, TtyError, TtyFileFlag, TtyFilePrivateData};
200d48c3c9Slogin 
21*20e3152eSlogin lazy_static! {
22*20e3152eSlogin     /// 所有TTY设备的B树。用于根据名字,找到Arc<TtyDevice>
23*20e3152eSlogin     /// TODO: 待设备驱动模型完善,具有类似功能的机制后,删掉这里
24*20e3152eSlogin     pub static ref TTY_DEVICES: RwLock<BTreeMap<String, Arc<TtyDevice>>> = RwLock::new(BTreeMap::new());
25*20e3152eSlogin }
26*20e3152eSlogin 
27*20e3152eSlogin /// @brief TTY设备
280d48c3c9Slogin #[derive(Debug)]
290d48c3c9Slogin pub struct TtyDevice {
30*20e3152eSlogin     /// TTY核心
310d48c3c9Slogin     core: TtyCore,
32*20e3152eSlogin     /// TTY所属的文件系统
33*20e3152eSlogin     fs: RwLock<Weak<DevFS>>,
34*20e3152eSlogin     /// TTY设备私有信息
35*20e3152eSlogin     private_data: RwLock<TtyDevicePrivateData>,
36*20e3152eSlogin }
370d48c3c9Slogin 
38*20e3152eSlogin #[derive(Debug)]
39*20e3152eSlogin struct TtyDevicePrivateData {
40*20e3152eSlogin     /// TTY设备名(如tty1)
41*20e3152eSlogin     name: String,
42*20e3152eSlogin     /// TTY设备文件的元数据
43*20e3152eSlogin     metadata: Metadata,
44*20e3152eSlogin     // TODO: 增加指向输出端口连接的设备的指针
450d48c3c9Slogin }
460d48c3c9Slogin 
470d48c3c9Slogin impl TtyDevice {
48*20e3152eSlogin     pub fn new(name: &str) -> Arc<TtyDevice> {
49*20e3152eSlogin         let result = Arc::new(TtyDevice {
500d48c3c9Slogin             core: TtyCore::new(),
510d48c3c9Slogin             fs: RwLock::new(Weak::default()),
52*20e3152eSlogin             private_data: TtyDevicePrivateData::new(name),
530d48c3c9Slogin         });
54*20e3152eSlogin         // 默认开启输入回显
55*20e3152eSlogin         result.core.enable_echo();
56*20e3152eSlogin         return result;
570d48c3c9Slogin     }
580d48c3c9Slogin 
59*20e3152eSlogin     /// @brief 判断文件私有信息是否为TTY文件的私有信息
600d48c3c9Slogin     #[inline]
610d48c3c9Slogin     fn verify_file_private_data<'a>(
620d48c3c9Slogin         &self,
630d48c3c9Slogin         private_data: &'a mut FilePrivateData,
64676b8ef6SMork     ) -> Result<&'a mut TtyFilePrivateData, SystemError> {
650d48c3c9Slogin         if let FilePrivateData::Tty(t) = private_data {
660d48c3c9Slogin             return Ok(t);
670d48c3c9Slogin         }
68676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EIO);
690d48c3c9Slogin     }
70*20e3152eSlogin 
71*20e3152eSlogin     /// @brief 获取TTY设备名
72*20e3152eSlogin     #[inline]
73*20e3152eSlogin     pub fn name(&self) -> String {
74*20e3152eSlogin         return self.private_data.read().name.clone();
75*20e3152eSlogin     }
76*20e3152eSlogin 
77*20e3152eSlogin     /// @brief 检查TTY文件的读写参数是否合法
78*20e3152eSlogin     #[inline]
79*20e3152eSlogin     pub fn check_rw_param(&self, len: usize, buf: &[u8]) -> Result<(), SystemError> {
80*20e3152eSlogin         if len > buf.len() {
81*20e3152eSlogin             return Err(SystemError::EINVAL);
82*20e3152eSlogin         }
83*20e3152eSlogin         return Ok(());
84*20e3152eSlogin     }
85*20e3152eSlogin 
86*20e3152eSlogin     /// @brief 向TTY的输入端口导入数据
87*20e3152eSlogin     pub fn input(&self, buf: &[u8]) -> Result<usize, SystemError> {
88*20e3152eSlogin         let r: Result<usize, TtyError> = self.core.input(buf, false);
89*20e3152eSlogin         if r.is_ok() {
90*20e3152eSlogin             return Ok(r.unwrap());
91*20e3152eSlogin         }
92*20e3152eSlogin 
93*20e3152eSlogin         let r = r.unwrap_err();
94*20e3152eSlogin         match r {
95*20e3152eSlogin             TtyError::BufferFull(x) => return Ok(x),
96*20e3152eSlogin             TtyError::Closed => return Err(SystemError::ENODEV),
97*20e3152eSlogin             e => {
98*20e3152eSlogin                 kerror!("tty error occurred while writing data to its input port, msg={e:?}");
99*20e3152eSlogin                 return Err(SystemError::EBUSY);
100*20e3152eSlogin             }
101*20e3152eSlogin         }
102*20e3152eSlogin     }
1030d48c3c9Slogin }
1040d48c3c9Slogin 
1050d48c3c9Slogin impl DeviceINode for TtyDevice {
1060d48c3c9Slogin     fn set_fs(&self, fs: alloc::sync::Weak<crate::filesystem::devfs::DevFS>) {
1070d48c3c9Slogin         *self.fs.write() = fs;
1080d48c3c9Slogin     }
1090d48c3c9Slogin }
1100d48c3c9Slogin 
1110d48c3c9Slogin impl IndexNode for TtyDevice {
112*20e3152eSlogin     /// @brief 打开TTY设备
113*20e3152eSlogin     ///
114*20e3152eSlogin     /// @param data 文件私有信息
115*20e3152eSlogin     /// @param mode 打开模式
116*20e3152eSlogin     ///
117*20e3152eSlogin     /// TTY设备通过mode来确定这个文件到底是stdin/stdout/stderr
118*20e3152eSlogin     /// - mode的值为O_RDONLY时,表示这个文件是stdin
119*20e3152eSlogin     /// - mode的值为O_WRONLY时,表示这个文件是stdout
120*20e3152eSlogin     /// - mode的值为O_WRONLY | O_SYNC时,表示这个文件是stderr
121676b8ef6SMork     fn open(&self, data: &mut FilePrivateData, mode: &FileMode) -> Result<(), SystemError> {
122*20e3152eSlogin         let mut p = TtyFilePrivateData::default();
123*20e3152eSlogin 
124*20e3152eSlogin         // 检查打开模式
125*20e3152eSlogin         let accmode = mode.accmode();
126*20e3152eSlogin         if accmode == FileMode::O_RDONLY.accmode() {
127*20e3152eSlogin             p.flags.insert(TtyFileFlag::STDIN);
128*20e3152eSlogin         } else if accmode == FileMode::O_WRONLY.accmode() {
129*20e3152eSlogin             if mode.contains(FileMode::O_SYNC) {
130*20e3152eSlogin                 p.flags.insert(TtyFileFlag::STDERR);
131*20e3152eSlogin             } else {
132*20e3152eSlogin                 p.flags.insert(TtyFileFlag::STDOUT);
133*20e3152eSlogin             }
134*20e3152eSlogin         } else {
135*20e3152eSlogin             return Err(SystemError::EINVAL);
136*20e3152eSlogin         }
137*20e3152eSlogin 
138*20e3152eSlogin         // 保存文件私有信息
1390d48c3c9Slogin         *data = FilePrivateData::Tty(p);
1400d48c3c9Slogin         return Ok(());
1410d48c3c9Slogin     }
1420d48c3c9Slogin 
1430d48c3c9Slogin     fn read_at(
1440d48c3c9Slogin         &self,
145*20e3152eSlogin         _offset: usize,
1460d48c3c9Slogin         len: usize,
1470d48c3c9Slogin         buf: &mut [u8],
1480d48c3c9Slogin         data: &mut crate::filesystem::vfs::FilePrivateData,
149676b8ef6SMork     ) -> Result<usize, SystemError> {
1500d48c3c9Slogin         let _data: &mut TtyFilePrivateData = match self.verify_file_private_data(data) {
1510d48c3c9Slogin             Ok(t) => t,
1520d48c3c9Slogin             Err(e) => {
1530d48c3c9Slogin                 kerror!("Try to read tty device, but file private data type mismatch!");
1540d48c3c9Slogin                 return Err(e);
1550d48c3c9Slogin             }
1560d48c3c9Slogin         };
157*20e3152eSlogin         self.check_rw_param(len, buf)?;
1580d48c3c9Slogin 
1590d48c3c9Slogin         // 读取stdin队列
160*20e3152eSlogin         let r: Result<usize, TtyError> = self.core.read_stdin(&mut buf[0..len], true);
1610d48c3c9Slogin         if r.is_ok() {
1620d48c3c9Slogin             return Ok(r.unwrap());
1630d48c3c9Slogin         }
1640d48c3c9Slogin 
1650d48c3c9Slogin         match r.unwrap_err() {
1660d48c3c9Slogin             TtyError::EOF(n) => {
1670d48c3c9Slogin                 return Ok(n);
1680d48c3c9Slogin             }
169*20e3152eSlogin 
1700d48c3c9Slogin             x => {
1710d48c3c9Slogin                 kerror!("Error occurred when reading tty, msg={x:?}");
172676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ECONNABORTED);
1730d48c3c9Slogin             }
1740d48c3c9Slogin         }
1750d48c3c9Slogin     }
1760d48c3c9Slogin 
1770d48c3c9Slogin     fn write_at(
1780d48c3c9Slogin         &self,
179*20e3152eSlogin         _offset: usize,
1800d48c3c9Slogin         len: usize,
1810d48c3c9Slogin         buf: &[u8],
1820d48c3c9Slogin         data: &mut crate::filesystem::vfs::FilePrivateData,
183676b8ef6SMork     ) -> Result<usize, SystemError> {
1840d48c3c9Slogin         let data: &mut TtyFilePrivateData = match self.verify_file_private_data(data) {
1850d48c3c9Slogin             Ok(t) => t,
1860d48c3c9Slogin             Err(e) => {
1870d48c3c9Slogin                 kerror!("Try to write tty device, but file private data type mismatch!");
1880d48c3c9Slogin                 return Err(e);
1890d48c3c9Slogin             }
1900d48c3c9Slogin         };
1910d48c3c9Slogin 
192*20e3152eSlogin         self.check_rw_param(len, buf)?;
193*20e3152eSlogin 
1940d48c3c9Slogin         // 根据当前文件是stdout还是stderr,选择不同的发送方式
1950d48c3c9Slogin         let r: Result<usize, TtyError> = if data.flags.contains(TtyFileFlag::STDOUT) {
196*20e3152eSlogin             self.core.stdout(&buf[0..len], true)
1970d48c3c9Slogin         } else if data.flags.contains(TtyFileFlag::STDERR) {
198*20e3152eSlogin             self.core.stderr(&buf[0..len], true)
1990d48c3c9Slogin         } else {
200676b8ef6SMork             return Err(SystemError::EPERM);
2010d48c3c9Slogin         };
2020d48c3c9Slogin 
2030d48c3c9Slogin         if r.is_ok() {
204*20e3152eSlogin             self.sync().expect("Failed to sync tty device!");
2050d48c3c9Slogin             return Ok(r.unwrap());
2060d48c3c9Slogin         }
2070d48c3c9Slogin 
2080d48c3c9Slogin         let r: TtyError = r.unwrap_err();
2090d48c3c9Slogin         kerror!("Error occurred when writing tty deivce. Error msg={r:?}");
210676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EIO);
2110d48c3c9Slogin     }
2120d48c3c9Slogin 
213676b8ef6SMork     fn poll(&self) -> Result<crate::filesystem::vfs::PollStatus, SystemError> {
214676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTSUP);
2150d48c3c9Slogin     }
2160d48c3c9Slogin 
2170d48c3c9Slogin     fn fs(&self) -> Arc<dyn crate::filesystem::vfs::FileSystem> {
2180d48c3c9Slogin         return self.fs.read().upgrade().unwrap();
2190d48c3c9Slogin     }
2200d48c3c9Slogin 
2210d48c3c9Slogin     fn as_any_ref(&self) -> &dyn core::any::Any {
2220d48c3c9Slogin         self
2230d48c3c9Slogin     }
2240d48c3c9Slogin 
225676b8ef6SMork     fn list(&self) -> Result<alloc::vec::Vec<alloc::string::String>, SystemError> {
226676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTSUP);
2270d48c3c9Slogin     }
228*20e3152eSlogin 
229*20e3152eSlogin     fn metadata(&self) -> Result<Metadata, SystemError> {
230*20e3152eSlogin         return Ok(self.private_data.read().metadata.clone());
231*20e3152eSlogin     }
232*20e3152eSlogin 
233*20e3152eSlogin     fn close(&self, _data: &mut FilePrivateData) -> Result<(), SystemError> {
234*20e3152eSlogin         return Ok(());
235*20e3152eSlogin     }
236*20e3152eSlogin 
237*20e3152eSlogin     fn sync(&self) -> Result<(), SystemError> {
238*20e3152eSlogin         // TODO: 引入IO重定向后,需要将输出重定向到对应的设备。
239*20e3152eSlogin         // 目前只是简单的输出到屏幕(为了实现的简便)
240*20e3152eSlogin 
241*20e3152eSlogin         loop {
242*20e3152eSlogin             let mut buf = [0u8; 512];
243*20e3152eSlogin             let r: Result<usize, TtyError> = self.core.read_output(&mut buf[0..511], false);
244*20e3152eSlogin             let len;
245*20e3152eSlogin             match r {
246*20e3152eSlogin                 Ok(x) => {
247*20e3152eSlogin                     len = x;
248*20e3152eSlogin                 }
249*20e3152eSlogin                 Err(TtyError::EOF(x)) | Err(TtyError::BufferEmpty(x)) => {
250*20e3152eSlogin                     len = x;
251*20e3152eSlogin                 }
252*20e3152eSlogin                 _ => return Err(SystemError::EIO),
253*20e3152eSlogin             }
254*20e3152eSlogin 
255*20e3152eSlogin             if len == 0 {
256*20e3152eSlogin                 break;
257*20e3152eSlogin             }
258*20e3152eSlogin             // 输出到屏幕
259*20e3152eSlogin             print!("{}", unsafe {
260*20e3152eSlogin                 core::str::from_utf8_unchecked(&buf[0..len])
261*20e3152eSlogin             });
262*20e3152eSlogin         }
263*20e3152eSlogin         return Ok(());
264*20e3152eSlogin     }
265*20e3152eSlogin }
266*20e3152eSlogin 
267*20e3152eSlogin impl TtyDevicePrivateData {
268*20e3152eSlogin     pub fn new(name: &str) -> RwLock<Self> {
269*20e3152eSlogin         let mut metadata = Metadata::new(FileType::CharDevice, 0o755);
270*20e3152eSlogin         metadata.size = TtyCore::STDIN_BUF_SIZE as i64;
271*20e3152eSlogin         return RwLock::new(TtyDevicePrivateData {
272*20e3152eSlogin             name: name.to_string(),
273*20e3152eSlogin             metadata,
274*20e3152eSlogin         });
275*20e3152eSlogin     }
276*20e3152eSlogin }
277*20e3152eSlogin 
278*20e3152eSlogin /// @brief 导出到C的tty初始化函数
279*20e3152eSlogin #[no_mangle]
280*20e3152eSlogin pub extern "C" fn rs_tty_init() -> i32 {
281*20e3152eSlogin     let r = tty_init();
282*20e3152eSlogin     if r.is_ok() {
283*20e3152eSlogin         return 0;
284*20e3152eSlogin     } else {
285*20e3152eSlogin         return r.unwrap_err().to_posix_errno();
286*20e3152eSlogin     }
287*20e3152eSlogin }
288*20e3152eSlogin 
289*20e3152eSlogin /// @brief 初始化TTY设备
290*20e3152eSlogin pub fn tty_init() -> Result<(), SystemError> {
291*20e3152eSlogin     let tty: Arc<TtyDevice> = TtyDevice::new("tty0");
292*20e3152eSlogin     let devfs_root_inode = ROOT_INODE().lookup("/dev");
293*20e3152eSlogin     if devfs_root_inode.is_err() {
294*20e3152eSlogin         return Err(devfs_root_inode.unwrap_err());
295*20e3152eSlogin     }
296*20e3152eSlogin     // 当前关闭键盘输入回显
297*20e3152eSlogin     // TODO: 完善Termios之后, 改为默认开启键盘输入回显.
298*20e3152eSlogin     tty.core.disable_echo();
299*20e3152eSlogin     let guard = TTY_DEVICES.upgradeable_read();
300*20e3152eSlogin 
301*20e3152eSlogin     // 如果已经存在了这个设备
302*20e3152eSlogin     if guard.contains_key("tty0") {
303*20e3152eSlogin         return Err(SystemError::EEXIST);
304*20e3152eSlogin     }
305*20e3152eSlogin 
306*20e3152eSlogin     let mut guard = guard.upgrade();
307*20e3152eSlogin 
308*20e3152eSlogin     guard.insert("tty0".to_string(), tty.clone());
309*20e3152eSlogin 
310*20e3152eSlogin     drop(guard);
311*20e3152eSlogin 
312*20e3152eSlogin     let r = devfs_register(&tty.name(), tty);
313*20e3152eSlogin     if r.is_err() {
314*20e3152eSlogin         return Err(devfs_root_inode.unwrap_err());
315*20e3152eSlogin     }
316*20e3152eSlogin 
317*20e3152eSlogin     return Ok(());
3180d48c3c9Slogin }
319