xref: /DragonOS/kernel/src/driver/tty/tty_device.rs (revision d8ad0a5e7724469abd5cc3cf271993538878033e)
1 use alloc::{
2     collections::BTreeMap,
3     string::{String, ToString},
4     sync::{Arc, Weak},
5 };
6 
7 use crate::{
8     filesystem::{
9         devfs::{devfs_register, DevFS, DeviceINode},
10         vfs::{file::FileMode, FilePrivateData, FileType, IndexNode, Metadata, ROOT_INODE},
11     },
12     include::bindings::bindings::{textui_putchar, BLACK, WHITE},
13     kerror,
14     libs::rwlock::RwLock,
15     syscall::SystemError,
16 };
17 
18 use super::{TtyCore, TtyError, TtyFileFlag, TtyFilePrivateData};
19 
20 lazy_static! {
21     /// 所有TTY设备的B树。用于根据名字,找到Arc<TtyDevice>
22     /// TODO: 待设备驱动模型完善,具有类似功能的机制后,删掉这里
23     pub static ref TTY_DEVICES: RwLock<BTreeMap<String, Arc<TtyDevice>>> = RwLock::new(BTreeMap::new());
24 }
25 
26 /// @brief TTY设备
27 #[derive(Debug)]
28 pub struct TtyDevice {
29     /// TTY核心
30     core: TtyCore,
31     /// TTY所属的文件系统
32     fs: RwLock<Weak<DevFS>>,
33     /// TTY设备私有信息
34     private_data: RwLock<TtyDevicePrivateData>,
35 }
36 
37 #[derive(Debug)]
38 struct TtyDevicePrivateData {
39     /// TTY设备名(如tty1)
40     name: String,
41     /// TTY设备文件的元数据
42     metadata: Metadata,
43     // TODO: 增加指向输出端口连接的设备的指针
44 }
45 
46 impl TtyDevice {
47     pub fn new(name: &str) -> Arc<TtyDevice> {
48         let result = Arc::new(TtyDevice {
49             core: TtyCore::new(),
50             fs: RwLock::new(Weak::default()),
51             private_data: TtyDevicePrivateData::new(name),
52         });
53         // 默认开启输入回显
54         result.core.enable_echo();
55         return result;
56     }
57 
58     /// @brief 判断文件私有信息是否为TTY文件的私有信息
59     #[inline]
60     fn verify_file_private_data<'a>(
61         &self,
62         private_data: &'a mut FilePrivateData,
63     ) -> Result<&'a mut TtyFilePrivateData, SystemError> {
64         if let FilePrivateData::Tty(t) = private_data {
65             return Ok(t);
66         }
67         return Err(SystemError::EIO);
68     }
69 
70     /// @brief 获取TTY设备名
71     #[inline]
72     pub fn name(&self) -> String {
73         return self.private_data.read().name.clone();
74     }
75 
76     /// @brief 检查TTY文件的读写参数是否合法
77     #[inline]
78     pub fn check_rw_param(&self, len: usize, buf: &[u8]) -> Result<(), SystemError> {
79         if len > buf.len() {
80             return Err(SystemError::EINVAL);
81         }
82         return Ok(());
83     }
84 
85     /// @brief 向TTY的输入端口导入数据
86     pub fn input(&self, buf: &[u8]) -> Result<usize, SystemError> {
87         let r: Result<usize, TtyError> = self.core.input(buf, false);
88         if r.is_ok() {
89             return Ok(r.unwrap());
90         }
91 
92         let r = r.unwrap_err();
93         match r {
94             TtyError::BufferFull(x) => return Ok(x),
95             TtyError::Closed => return Err(SystemError::ENODEV),
96             e => {
97                 kerror!("tty error occurred while writing data to its input port, msg={e:?}");
98                 return Err(SystemError::EBUSY);
99             }
100         }
101     }
102 }
103 
104 impl DeviceINode for TtyDevice {
105     fn set_fs(&self, fs: alloc::sync::Weak<crate::filesystem::devfs::DevFS>) {
106         *self.fs.write() = fs;
107     }
108 }
109 
110 impl IndexNode for TtyDevice {
111     /// @brief 打开TTY设备
112     ///
113     /// @param data 文件私有信息
114     /// @param mode 打开模式
115     ///
116     /// TTY设备通过mode来确定这个文件到底是stdin/stdout/stderr
117     /// - mode的值为O_RDONLY时,表示这个文件是stdin
118     /// - mode的值为O_WRONLY时,表示这个文件是stdout
119     /// - mode的值为O_WRONLY | O_SYNC时,表示这个文件是stderr
120     fn open(&self, data: &mut FilePrivateData, mode: &FileMode) -> Result<(), SystemError> {
121         let mut p = TtyFilePrivateData::default();
122 
123         // 检查打开模式
124         let accmode = mode.accmode();
125         if accmode == FileMode::O_RDONLY.accmode() {
126             p.flags.insert(TtyFileFlag::STDIN);
127         } else if accmode == FileMode::O_WRONLY.accmode() {
128             if mode.contains(FileMode::O_SYNC) {
129                 p.flags.insert(TtyFileFlag::STDERR);
130             } else {
131                 p.flags.insert(TtyFileFlag::STDOUT);
132             }
133         } else {
134             return Err(SystemError::EINVAL);
135         }
136 
137         // 保存文件私有信息
138         *data = FilePrivateData::Tty(p);
139         return Ok(());
140     }
141 
142     fn read_at(
143         &self,
144         _offset: usize,
145         len: usize,
146         buf: &mut [u8],
147         data: &mut crate::filesystem::vfs::FilePrivateData,
148     ) -> Result<usize, SystemError> {
149         let _data: &mut TtyFilePrivateData = match self.verify_file_private_data(data) {
150             Ok(t) => t,
151             Err(e) => {
152                 kerror!("Try to read tty device, but file private data type mismatch!");
153                 return Err(e);
154             }
155         };
156         self.check_rw_param(len, buf)?;
157 
158         // 读取stdin队列
159         let r: Result<usize, TtyError> = self.core.read_stdin(&mut buf[0..len], true);
160         if r.is_ok() {
161             return Ok(r.unwrap());
162         }
163 
164         match r.unwrap_err() {
165             TtyError::EOF(n) => {
166                 return Ok(n);
167             }
168 
169             x => {
170                 kerror!("Error occurred when reading tty, msg={x:?}");
171                 return Err(SystemError::ECONNABORTED);
172             }
173         }
174     }
175 
176     fn write_at(
177         &self,
178         _offset: usize,
179         len: usize,
180         buf: &[u8],
181         data: &mut crate::filesystem::vfs::FilePrivateData,
182     ) -> Result<usize, SystemError> {
183         let data: &mut TtyFilePrivateData = match self.verify_file_private_data(data) {
184             Ok(t) => t,
185             Err(e) => {
186                 kerror!("Try to write tty device, but file private data type mismatch!");
187                 return Err(e);
188             }
189         };
190 
191         self.check_rw_param(len, buf)?;
192 
193         // 根据当前文件是stdout还是stderr,选择不同的发送方式
194         let r: Result<usize, TtyError> = if data.flags.contains(TtyFileFlag::STDOUT) {
195             self.core.stdout(&buf[0..len], true)
196         } else if data.flags.contains(TtyFileFlag::STDERR) {
197             self.core.stderr(&buf[0..len], true)
198         } else {
199             return Err(SystemError::EPERM);
200         };
201 
202         if r.is_ok() {
203             self.sync().expect("Failed to sync tty device!");
204             return Ok(r.unwrap());
205         }
206 
207         let r: TtyError = r.unwrap_err();
208         kerror!("Error occurred when writing tty deivce. Error msg={r:?}");
209         return Err(SystemError::EIO);
210     }
211 
212     fn poll(&self) -> Result<crate::filesystem::vfs::PollStatus, SystemError> {
213         return Err(SystemError::EOPNOTSUPP_OR_ENOTSUP);
214     }
215 
216     fn fs(&self) -> Arc<dyn crate::filesystem::vfs::FileSystem> {
217         return self.fs.read().upgrade().unwrap();
218     }
219 
220     fn as_any_ref(&self) -> &dyn core::any::Any {
221         self
222     }
223 
224     fn list(&self) -> Result<alloc::vec::Vec<alloc::string::String>, SystemError> {
225         return Err(SystemError::EOPNOTSUPP_OR_ENOTSUP);
226     }
227 
228     fn metadata(&self) -> Result<Metadata, SystemError> {
229         return Ok(self.private_data.read().metadata.clone());
230     }
231 
232     fn close(&self, _data: &mut FilePrivateData) -> Result<(), SystemError> {
233         return Ok(());
234     }
235 
236     fn sync(&self) -> Result<(), SystemError> {
237         // TODO: 引入IO重定向后,需要将输出重定向到对应的设备。
238         // 目前只是简单的输出到屏幕(为了实现的简便)
239 
240         loop {
241             let mut buf = [0u8; 512];
242             let r: Result<usize, TtyError> = self.core.output(&mut buf[0..511], false);
243             let len;
244             match r {
245                 Ok(x) => {
246                     len = x;
247                 }
248                 Err(TtyError::EOF(x)) | Err(TtyError::BufferEmpty(x)) => {
249                     len = x;
250                 }
251                 _ => return Err(SystemError::EIO),
252             }
253 
254             if len == 0 {
255                 break;
256             }
257             // 输出到屏幕
258             unsafe {
259                 for x in buf {
260                     textui_putchar(x as u16, WHITE, BLACK);
261                 }
262             }
263         }
264         return Ok(());
265     }
266 }
267 
268 impl TtyDevicePrivateData {
269     pub fn new(name: &str) -> RwLock<Self> {
270         let mut metadata = Metadata::new(FileType::CharDevice, 0o755);
271         metadata.size = TtyCore::STDIN_BUF_SIZE as i64;
272         return RwLock::new(TtyDevicePrivateData {
273             name: name.to_string(),
274             metadata,
275         });
276     }
277 }
278 
279 /// @brief 导出到C的tty初始化函数
280 #[no_mangle]
281 pub extern "C" fn rs_tty_init() -> i32 {
282     let r = tty_init();
283     if r.is_ok() {
284         return 0;
285     } else {
286         return r.unwrap_err().to_posix_errno();
287     }
288 }
289 
290 /// @brief 初始化TTY设备
291 pub fn tty_init() -> Result<(), SystemError> {
292     let tty: Arc<TtyDevice> = TtyDevice::new("tty0");
293     let devfs_root_inode = ROOT_INODE().lookup("/dev");
294     if devfs_root_inode.is_err() {
295         return Err(devfs_root_inode.unwrap_err());
296     }
297     // 当前关闭键盘输入回显
298     // TODO: 完善Termios之后, 改为默认开启键盘输入回显.
299     tty.core.disable_echo();
300     let guard = TTY_DEVICES.upgradeable_read();
301 
302     // 如果已经存在了这个设备
303     if guard.contains_key("tty0") {
304         return Err(SystemError::EEXIST);
305     }
306 
307     let mut guard = guard.upgrade();
308 
309     guard.insert("tty0".to_string(), tty.clone());
310 
311     drop(guard);
312 
313     let r = devfs_register(&tty.name(), tty);
314     if r.is_err() {
315         return Err(devfs_root_inode.unwrap_err());
316     }
317 
318     return Ok(());
319 }
320