1 #![allow(dead_code)] 2 use core::{cmp::min, intrinsics::unlikely}; 3 4 use crate::{ 5 driver::base::block::{block_device::LBA_SIZE, SeekFrom}, 6 kwarn, 7 libs::vec_cursor::VecCursor, 8 syscall::SystemError, 9 }; 10 use alloc::{ 11 string::{String, ToString}, 12 sync::Arc, 13 vec::Vec, 14 }; 15 16 use super::{ 17 fs::{Cluster, FATFileSystem, MAX_FILE_SIZE}, 18 utils::decode_u8_ascii, 19 }; 20 21 #[derive(Debug, Clone, Copy, Default)] 22 pub struct FileAttributes { 23 value: u8, 24 } 25 26 /// FAT表中，关于每个簇的信息 27 #[derive(Debug, Eq, PartialEq)] 28 pub enum FATEntry { 29 /// 当前簇未使用 30 Unused, 31 /// 当前簇是坏簇 32 Bad, 33 /// 当前簇是整个FAT簇链的最后一个簇 34 EndOfChain, 35 /// 在整个链中，当前簇的下一个簇的值 36 Next(Cluster), 37 } 38 39 /// FAT目录项的枚举类型 40 #[derive(Debug, Clone)] 41 pub enum FATDirEntry { 42 File(FATFile), 43 VolId(FATFile), 44 Dir(FATDir), 45 UnInit, 46 } 47 48 /// FAT文件系统中的文件 49 #[derive(Debug, Default, Clone)] 50 pub struct FATFile { 51 /// 文件的第一个簇 52 pub first_cluster: Cluster, 53 /// 文件名 54 pub file_name: String, 55 /// 文件对应的短目录项 56 pub short_dir_entry: ShortDirEntry, 57 /// 文件目录项的起始、终止簇。格式：(簇，簇内偏移量) 58 pub loc: ((Cluster, u64), (Cluster, u64)), 59 } 60 61 impl FATFile { 62 /// @brief 获取文件大小 63 #[inline] 64 pub fn size(&self) -> u64 { 65 return self.short_dir_entry.file_size as u64; 66 } 67 68 /// @brief 设置当前文件大小（仅仅更改short_dir_entry内的值） 69 #[inline] 70 pub fn set_size(&mut self, size: u32) { 71 self.short_dir_entry.file_size = size; 72 } 73 74 /// @brief 从文件读取数据。读取的字节数与buf长度相等 75 /// 76 /// @param buf 输出缓冲区 77 /// @param offset 起始位置在文件中的偏移量 78 /// 79 /// @return Ok(usize) 成功读取到的字节数 80 /// @return Err(SystemError) 读取时出现错误，返回错误码 81 pub fn read( 82 &self, 83 fs: &Arc<FATFileSystem>, 84 buf: &mut [u8], 85 offset: u64, 86 ) -> Result<usize, SystemError> { 87 if offset >= self.size() { 88 return Ok(0); 89 } 90 91 // 文件内的簇偏移量 92 let start_cluster_number: u64 = offset / fs.bytes_per_cluster(); 93 // 计算对应在分区内的簇号 94 let mut current_cluster = if let Some(c) = 95 fs.get_cluster_by_relative(self.first_cluster, start_cluster_number as usize) 96 { 97 c 98 } else { 99 return Ok(0); 100 }; 101 102 let bytes_remain: u64 = self.size() - offset; 103 104 // 计算簇内偏移量 105 let mut in_cluster_offset: u64 = offset % fs.bytes_per_cluster(); 106 let to_read_size: usize = min(buf.len(), bytes_remain as usize); 107 108 let mut start = 0; 109 let mut read_ok = 0; 110 111 loop { 112 // 当前簇已经读取完，尝试读取下一个簇 113 if in_cluster_offset >= fs.bytes_per_cluster() { 114 if let Some(FATEntry::Next(c)) = fs.get_fat_entry(current_cluster).ok() { 115 current_cluster = c; 116 in_cluster_offset %= fs.bytes_per_cluster(); 117 } else { 118 break; 119 } 120 } 121 122 // 计算下一次读取，能够读多少字节 123 let end_len: usize = min( 124 to_read_size - read_ok, 125 min( 126 (fs.bytes_per_cluster() - in_cluster_offset) as usize, 127 buf.len() - read_ok, 128 ), 129 ); 130 131 // 从磁盘上读取数据 132 let offset = fs.cluster_bytes_offset(current_cluster) + in_cluster_offset; 133 let r = fs.partition.disk().read_at_bytes( 134 offset as usize, 135 end_len, 136 &mut buf[start..start + end_len], 137 )?; 138 139 // 更新偏移量计数信息 140 read_ok += r; 141 start += r; 142 in_cluster_offset += r as u64; 143 if read_ok == to_read_size { 144 break; 145 } 146 } 147 // todo: 更新时间信息 148 return Ok(read_ok); 149 } 150 151 /// @brief 向文件写入数据。写入的字节数与buf长度相等 152 /// 153 /// @param buf 输入缓冲区 154 /// @param offset 起始位置在文件中的偏移量 155 /// 156 /// @return Ok(usize) 成功写入的字节数 157 /// @return Err(SystemError) 写入时出现错误，返回错误码 158 pub fn write( 159 &mut self, 160 fs: &Arc<FATFileSystem>, 161 buf: &[u8], 162 offset: u64, 163 ) -> Result<usize, SystemError> { 164 self.ensure_len(fs, offset, buf.len() as u64)?; 165 166 // 要写入的第一个簇的簇号 167 let start_cluster_num = offset / fs.bytes_per_cluster(); 168 // 获取要写入的第一个簇 169 let mut current_cluster: Cluster = if let Some(c) = 170 fs.get_cluster_by_relative(self.first_cluster, start_cluster_num as usize) 171 { 172 c 173 } else { 174 return Ok(0); 175 }; 176 177 let mut in_cluster_bytes_offset: u64 = offset % fs.bytes_per_cluster(); 178 179 let mut start: usize = 0; 180 let mut write_ok: usize = 0; 181 182 // 循环写入数据 183 loop { 184 if in_cluster_bytes_offset >= fs.bytes_per_cluster() { 185 if let Some(FATEntry::Next(c)) = fs.get_fat_entry(current_cluster).ok() { 186 current_cluster = c; 187 in_cluster_bytes_offset = in_cluster_bytes_offset % fs.bytes_per_cluster(); 188 } else { 189 break; 190 } 191 } 192 193 let end_len = min( 194 (fs.bytes_per_cluster() - in_cluster_bytes_offset) as usize, 195 buf.len() - write_ok, 196 ); 197 198 // 计算本次写入位置在磁盘上的偏移量 199 let offset = fs.cluster_bytes_offset(current_cluster) + in_cluster_bytes_offset; 200 // 写入磁盘 201 let w: usize = fs.partition.disk().write_at_bytes( 202 offset as usize, 203 end_len, 204 &buf[start..start + end_len], 205 )?; 206 207 // 更新偏移量数据 208 write_ok += w; 209 start += w; 210 in_cluster_bytes_offset += w as u64; 211 212 if write_ok == buf.len() { 213 break; 214 } 215 } 216 // todo: 更新时间信息 217 return Ok(write_ok); 218 } 219 220 /// @brief 确保文件从指定偏移量开始，仍有长度为len的空间。 221 /// 如果文件大小不够，就尝试分配更多的空间给这个文件。 222 /// 223 /// @param fs 当前文件所属的文件系统 224 /// @param offset 起始位置在文件内的字节偏移量 225 /// @param len 期待的空闲空间长度 226 /// 227 /// @return Ok(()) 经过操作后，offset后面具有长度至少为len的空闲空间 228 /// @return Err(SystemError) 处理过程中出现了异常。 229 fn ensure_len( 230 &mut self, 231 fs: &Arc<FATFileSystem>, 232 offset: u64, 233 len: u64, 234 ) -> Result<(), SystemError> { 235 // 文件内本身就还有空余的空间 236 if offset + len <= self.size() { 237 return Ok(()); 238 } 239 240 // 计算文件的最后一个簇中有多少空闲空间 241 let in_cluster_offset = self.size() % fs.bytes_per_cluster(); 242 let mut bytes_remain_in_cluster = if in_cluster_offset == 0 { 243 0 244 } else { 245 fs.bytes_per_cluster() - in_cluster_offset 246 }; 247 248 // 计算还需要申请多少空间 249 let extra_bytes = min((offset + len) - self.size(), MAX_FILE_SIZE - self.size()); 250 251 // 如果文件大小为0,证明它还没有分配簇，因此分配一个簇给它 252 if self.size() == 0 { 253 // first_cluster应当为0,否则将产生空间泄露的错误 254 assert_eq!(self.first_cluster, Cluster::default()); 255 self.first_cluster = fs.allocate_cluster(None)?; 256 self.short_dir_entry.set_first_cluster(self.first_cluster); 257 bytes_remain_in_cluster = fs.bytes_per_cluster(); 258 } 259 260 // 如果还需要更多的簇 261 if bytes_remain_in_cluster < extra_bytes { 262 let clusters_to_allocate = 263 (extra_bytes - bytes_remain_in_cluster + fs.bytes_per_cluster() - 1) 264 / fs.bytes_per_cluster(); 265 let last_cluster = if let Some(c) = fs.get_last_cluster(self.first_cluster) { 266 c 267 } else { 268 kwarn!("FAT: last cluster not found, File = {self:?}"); 269 return Err(SystemError::EINVAL); 270 }; 271 // 申请簇 272 let mut current_cluster: Cluster = last_cluster; 273 for _ in 0..clusters_to_allocate { 274 current_cluster = fs.allocate_cluster(Some(current_cluster))?; 275 } 276 } 277 278 // 如果文件被扩展，则清空刚刚被扩展的部分的数据 279 if offset > self.size() { 280 // 文件内的簇偏移 281 let start_cluster: u64 = self.size() / fs.bytes_per_cluster(); 282 let start_cluster: Cluster = fs 283 .get_cluster_by_relative(self.first_cluster, start_cluster as usize) 284 .unwrap(); 285 // 计算当前文件末尾在磁盘上的字节偏移量 286 let start_offset: u64 = 287 fs.cluster_bytes_offset(start_cluster) + self.size() % fs.bytes_per_cluster(); 288 // 扩展之前，最后一个簇内还剩下多少字节的空间 289 let bytes_remain: u64 = fs.bytes_per_cluster() - (self.size() % fs.bytes_per_cluster()); 290 // 计算在扩展之后的最后一个簇内，文件的终止字节 291 let cluster_offset_start = offset / fs.bytes_per_cluster(); 292 // 扩展后，文件的最后 293 let end_cluster: Cluster = fs 294 .get_cluster_by_relative(self.first_cluster, cluster_offset_start as usize) 295 .unwrap(); 296 297 if start_cluster != end_cluster { 298 self.zero_range(fs, start_offset, start_offset + bytes_remain)?; 299 } else { 300 self.zero_range(fs, start_offset, start_offset + offset - self.size())?; 301 } 302 } 303 // 计算文件的新大小 304 let new_size = self.size() + extra_bytes; 305 self.set_size(new_size as u32); 306 // 计算短目录项所在的位置，更新短目录项 307 let short_entry_offset = fs.cluster_bytes_offset(self.loc.1 .0) + self.loc.1 .1; 308 // todo: 更新时间信息 309 // 把短目录项写入磁盘 310 self.short_dir_entry.flush(fs, short_entry_offset)?; 311 return Ok(()); 312 } 313 314 /// @brief 把磁盘上[range_start, range_end)范围的数据清零 315 /// 316 /// @param range_start 磁盘上起始位置（单位：字节） 317 /// @param range_end 磁盘上终止位置（单位：字节） 318 fn zero_range( 319 &self, 320 fs: &Arc<FATFileSystem>, 321 range_start: u64, 322 range_end: u64, 323 ) -> Result<(), SystemError> { 324 if range_end <= range_start { 325 return Ok(()); 326 } 327 328 let zeroes: Vec<u8> = vec![0u8; (range_end - range_start) as usize]; 329 fs.partition 330 .disk() 331 .write_at(range_start as usize, zeroes.len(), zeroes.as_slice())?; 332 return Ok(()); 333 } 334 335 /// @brief 截断文件的内容，并设置新的文件大小。如果new_size大于当前文件大小，则不做操作。 336 /// 337 /// @param new_size 新的文件大小，如果它大于当前文件大小，则不做操作。 338 /// 339 /// @return Ok(()) 操作成功 340 /// @return Err(SystemError) 在操作时出现错误 341 pub fn truncate(&mut self, fs: &Arc<FATFileSystem>, new_size: u64) -> Result<(), SystemError> { 342 if new_size >= self.size() { 343 return Ok(()); 344 } 345 346 let new_last_cluster = (new_size + fs.bytes_per_cluster() - 1) / fs.bytes_per_cluster(); 347 if let Some(begin_delete) = 348 fs.get_cluster_by_relative(self.first_cluster, new_last_cluster as usize) 349 { 350 fs.deallocate_cluster_chain(begin_delete)?; 351 }; 352 353 if new_size == 0 { 354 assert!(new_last_cluster == 0); 355 self.short_dir_entry.set_first_cluster(Cluster::new(0)); 356 self.first_cluster = Cluster::new(0); 357 } 358 359 self.set_size(new_size as u32); 360 // 计算短目录项在磁盘内的字节偏移量 361 let short_entry_offset = fs.cluster_bytes_offset((self.loc.1).0) + (self.loc.1).1; 362 self.short_dir_entry.flush(fs, short_entry_offset)?; 363 364 return Ok(()); 365 } 366 } 367 368 /// FAT文件系统中的文件夹 369 #[derive(Debug, Default, Clone)] 370 pub struct FATDir { 371 /// 目录的第一个簇 372 pub first_cluster: Cluster, 373 /// 该字段仅对FAT12、FAT16生效 374 pub root_offset: Option<u64>, 375 /// 文件夹名称 376 pub dir_name: String, 377 pub short_dir_entry: Option<ShortDirEntry>, 378 /// 文件的起始、终止簇。格式：(簇，簇内偏移量) 379 pub loc: Option<((Cluster, u64), (Cluster, u64))>, 380 } 381 382 impl FATDir { 383 /// @brief 获得用于遍历当前目录的迭代器 384 /// 385 /// @param fs 当前目录所在的文件系统 386 pub fn to_iter(&self, fs: Arc<FATFileSystem>) -> FATDirIter { 387 return FATDirIter { 388 current_cluster: self.first_cluster, 389 offset: self.root_offset.unwrap_or(0), 390 is_root: self.is_root(), 391 fs: fs, 392 }; 393 } 394 395 /// @brief 判断当前目录是否为根目录（仅对FAT12和FAT16生效） 396 #[inline] 397 pub fn is_root(&self) -> bool { 398 return self.root_offset.is_some(); 399 } 400 401 /// @brief 获取当前目录所占用的大小 402 pub fn size(&self, fs: &Arc<FATFileSystem>) -> u64 { 403 return fs.num_clusters_chain(self.first_cluster) * fs.bytes_per_cluster(); 404 } 405 406 /// @brief 在目录项中，寻找num_free个连续空闲目录项 407 /// 408 /// @param num_free 需要的空闲目录项数目. 409 /// @param fs 当前文件夹属于的文件系统 410 /// 411 /// @return Ok(Option<(第一个符合条件的空闲目录项所在的簇，簇内偏移量)) 412 /// @return Err(错误码) 413 pub fn find_free_entries( 414 &self, 415 num_free: u64, 416 fs: Arc<FATFileSystem>, 417 ) -> Result<Option<(Cluster, u64)>, SystemError> { 418 let mut free = 0; 419 let mut current_cluster: Cluster = self.first_cluster; 420 let mut offset = self.root_offset.unwrap_or(0); 421 // 第一个符合条件的空闲目录项 422 let mut first_free: Option<(Cluster, u64)> = None; 423 424 loop { 425 // 如果当前簇没有空间了，并且当前不是FAT12和FAT16的根目录，那么就读取下一个簇。 426 if offset >= fs.bytes_per_cluster() && !self.is_root() { 427 // 成功读取下一个簇 428 if let Some(FATEntry::Next(c)) = fs.get_fat_entry(current_cluster).ok() { 429 current_cluster = c; 430 // 计算簇内偏移量 431 offset = offset % fs.bytes_per_cluster(); 432 } else { 433 // 读取失败，当前已经是最后一个簇，退出循环 434 break; 435 } 436 } 437 // 如果当前目录是FAT12和FAT16的根目录，且已经读取完，就直接返回。 438 if self.is_root() && offset > fs.root_dir_end_bytes_offset().unwrap() { 439 return Ok(None); 440 } 441 442 let e_offset = fs.cluster_bytes_offset(current_cluster) + offset; 443 let entry: FATRawDirEntry = get_raw_dir_entry(&fs, e_offset)?; 444 445 match entry { 446 FATRawDirEntry::Free | FATRawDirEntry::FreeRest => { 447 if free == 0 { 448 first_free = Some((current_cluster, offset)); 449 } 450 451 free += 1; 452 if free == num_free { 453 // kdebug!("first_free = {first_free:?}, current_free = ({current_cluster:?}, {offset})"); 454 return Ok(first_free); 455 } 456 } 457 458 // 遇到一个不空闲的目录项，那么重新开始计算空闲目录项 459 _ => { 460 free = 0; 461 } 462 } 463 offset += FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 464 } 465 466 // 剩余的需要获取的目录项 467 let remain_entries = num_free - free; 468 469 // 计算需要申请多少个簇 470 let clusters_required = 471 (remain_entries * FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN + fs.bytes_per_cluster() - 1) 472 / fs.bytes_per_cluster(); 473 let mut first_cluster = Cluster::default(); 474 let mut prev_cluster = current_cluster; 475 // kdebug!( 476 // "clusters_required={clusters_required}, prev_cluster={prev_cluster:?}, free ={free}" 477 // ); 478 // 申请簇 479 for i in 0..clusters_required { 480 let c: Cluster = fs.allocate_cluster(Some(prev_cluster))?; 481 if i == 0 { 482 first_cluster = c; 483 } 484 485 prev_cluster = c; 486 } 487 488 if free > 0 { 489 // 空闲目录项跨越了簇，返回第一个空闲目录项 490 return Ok(first_free); 491 } else { 492 // 空闲目录项是在全新的簇开始的 493 return Ok(Some((first_cluster, 0))); 494 } 495 } 496 497 /// @brief 在当前目录中寻找目录项 498 /// 499 /// @param name 目录项的名字 500 /// @param expect_dir 该值为Some时有效。如果期待目标目录项是文件夹，那么值为Some(true), 否则为Some(false). 501 /// @param short_name_gen 短目录项名称生成器 502 /// @param fs 当前目录所属的文件系统 503 /// 504 /// @return Ok(FATDirEntry) 找到期待的目录项 505 /// @return Err(SystemError) 错误码 506 pub fn find_entry( 507 &self, 508 name: &str, 509 expect_dir: Option<bool>, 510 mut short_name_gen: Option<&mut ShortNameGenerator>, 511 fs: Arc<FATFileSystem>, 512 ) -> Result<FATDirEntry, SystemError> { 513 LongDirEntry::validate_long_name(name)?; 514 // 迭代当前目录下的文件/文件夹 515 for e in self.to_iter(fs) { 516 if e.eq_name(name) { 517 if expect_dir.is_some() && Some(e.is_dir()) != expect_dir { 518 if e.is_dir() { 519 // 期望得到文件，但是是文件夹 520 return Err(SystemError::EISDIR); 521 } else { 522 // 期望得到文件夹，但是是文件 523 return Err(SystemError::ENOTDIR); 524 } 525 } 526 // 找到期望的目录项 527 return Ok(e); 528 } 529 530 if let Some(ref mut sng) = short_name_gen { 531 sng.add_name(&e.short_name_raw()) 532 } 533 } 534 // 找不到文件/文件夹 535 return Err(SystemError::ENOENT); 536 } 537 538 /// @brief 在当前目录下打开文件，获取FATFile结构体 539 pub fn open_file(&self, name: &str, fs: Arc<FATFileSystem>) -> Result<FATFile, SystemError> { 540 let f: FATFile = self.find_entry(name, Some(false), None, fs)?.to_file()?; 541 return Ok(f); 542 } 543 544 /// @brief 在当前目录下打开文件夹，获取FATDir结构体 545 pub fn open_dir(&self, name: &str, fs: Arc<FATFileSystem>) -> Result<FATDir, SystemError> { 546 let d: FATDir = self.find_entry(name, Some(true), None, fs)?.to_dir()?; 547 return Ok(d); 548 } 549 550 /// @brief 在当前文件夹下创建文件。 551 /// 552 /// @param name 文件名 553 /// @param fs 当前文件夹所属的文件系统 554 pub fn create_file(&self, name: &str, fs: &Arc<FATFileSystem>) -> Result<FATFile, SystemError> { 555 let r: Result<FATDirEntryOrShortName, SystemError> = 556 self.check_existence(name, Some(false), fs.clone()); 557 // 检查错误码，如果能够表明目录项已经存在，则返回-EEXIST 558 if r.is_err() { 559 let err_val = r.unwrap_err(); 560 if err_val == (SystemError::EISDIR) || err_val == (SystemError::ENOTDIR) { 561 return Err(SystemError::EEXIST); 562 } else { 563 return Err(err_val); 564 } 565 } 566 567 match r.unwrap() { 568 FATDirEntryOrShortName::ShortName(short_name) => { 569 // 确认名称是一个可行的长文件名 570 LongDirEntry::validate_long_name(name)?; 571 // 创建目录项 572 let x: Result<FATFile, SystemError> = self 573 .create_dir_entries( 574 name.trim(), 575 &short_name, 576 None, 577 FileAttributes { 578 value: FileAttributes::ARCHIVE, 579 }, 580 fs.clone(), 581 ) 582 .map(|e| e.to_file())?; 583 return x; 584 } 585 586 FATDirEntryOrShortName::DirEntry(_) => { 587 // 已经存在这样的一个目录项了 588 return Err(SystemError::EEXIST); 589 } 590 } 591 } 592 593 pub fn create_dir(&self, name: &str, fs: &Arc<FATFileSystem>) -> Result<FATDir, SystemError> { 594 let r: Result<FATDirEntryOrShortName, SystemError> = 595 self.check_existence(name, Some(true), fs.clone()); 596 // kdebug!("check existence ok"); 597 // 检查错误码，如果能够表明目录项已经存在，则返回-EEXIST 598 if r.is_err() { 599 let err_val = r.unwrap_err(); 600 if err_val == (SystemError::EISDIR) || err_val == (SystemError::ENOTDIR) { 601 return Err(SystemError::EEXIST); 602 } else { 603 return Err(err_val); 604 } 605 } 606 607 match r.unwrap() { 608 // 文件夹不存在，创建文件夹 609 FATDirEntryOrShortName::ShortName(short_name) => { 610 LongDirEntry::validate_long_name(name)?; 611 // 目标目录项 612 let mut short_entry = ShortDirEntry::default(); 613 614 let first_cluster: Cluster = fs.allocate_cluster(None)?; 615 short_entry.set_first_cluster(first_cluster); 616 617 // === 接下来在子目录中创建'.'目录项和'..'目录项 618 let mut offset = 0; 619 // '.'目录项 620 let mut dot_entry = ShortDirEntry::default(); 621 dot_entry.name = ShortNameGenerator::new(".").generate().unwrap(); 622 dot_entry.attributes.value = FileAttributes::DIRECTORY; 623 dot_entry.set_first_cluster(first_cluster); 624 625 // todo: 设置创建、访问时间 626 dot_entry.flush(&fs, fs.cluster_bytes_offset(first_cluster) + offset)?; 627 628 // 偏移量加上一个目录项的长度 629 offset += FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 630 631 // '..'目录项 632 let mut dot_dot_entry = ShortDirEntry::default(); 633 dot_dot_entry.name = ShortNameGenerator::new("..").generate().unwrap(); 634 dot_dot_entry.attributes.value = FileAttributes::DIRECTORY; 635 dot_dot_entry.set_first_cluster(self.first_cluster); 636 // todo: 设置创建、访问时间 637 638 dot_dot_entry.flush(&fs, fs.cluster_bytes_offset(first_cluster) + offset)?; 639 640 // kdebug!("to create dentries"); 641 // 在当前目录下创建目标目录项 642 let res = self 643 .create_dir_entries( 644 name.trim(), 645 &short_name, 646 Some(short_entry), 647 FileAttributes { 648 value: FileAttributes::DIRECTORY, 649 }, 650 fs.clone(), 651 ) 652 .map(|e| e.to_dir())?; 653 // kdebug!("create dentries ok"); 654 return res; 655 } 656 FATDirEntryOrShortName::DirEntry(_) => { 657 // 已经存在这样的一个目录项了 658 return Err(SystemError::EEXIST); 659 } 660 } 661 } 662 /// @brief 检查目录项在当前文件夹下是否存在 663 /// 664 /// @param name 目录项的名字 665 /// @param expect_dir 该值为Some时有效。如果期待目标目录项是文件夹，那么值为Some(true), 否则为Some(false). 666 /// @param fs 当前目录所属的文件系统 667 /// 668 /// @return Ok(FATDirEntryOrShortName::DirEntry) 找到期待的目录项 669 /// @return Ok(FATDirEntryOrShortName::ShortName) 当前文件夹下不存在指定的目录项，因此返回一个可行的短文件名 670 /// @return Err(SystemError) 错误码 671 pub fn check_existence( 672 &self, 673 name: &str, 674 expect_dir: Option<bool>, 675 fs: Arc<FATFileSystem>, 676 ) -> Result<FATDirEntryOrShortName, SystemError> { 677 let mut sng = ShortNameGenerator::new(name); 678 679 loop { 680 let e: Result<FATDirEntry, SystemError> = 681 self.find_entry(name, expect_dir, Some(&mut sng), fs.clone()); 682 match e { 683 Ok(e) => { 684 // 找到，返回目录项 685 return Ok(FATDirEntryOrShortName::DirEntry(e)); 686 } 687 Err(e) => { 688 // 如果没找到，则不返回错误 689 if e == SystemError::ENOENT { 690 } else { 691 // 其他错误，则返回 692 return Err(e); 693 } 694 } 695 } 696 697 // 没找到文件，则生成短文件名 698 if let Ok(name) = sng.generate() { 699 return Ok(FATDirEntryOrShortName::ShortName(name)); 700 } 701 702 sng.next_iteration(); 703 } 704 } 705 706 /// @brief 创建一系列的目录项 707 /// 708 /// @param long_name 长文件名 709 /// @param short_name 短文件名 710 /// @param short_dentry 可选的生成好的短目录项结构体 711 /// @param attrs FAT目录项的属性 712 /// @param fs 当前文件夹所属的文件系统 713 /// 714 /// @return Ok(FATDirEntry) FAT目录项的枚举类型（目录项链条的最后一个长目录项） 715 fn create_dir_entries( 716 &self, 717 long_name: &str, 718 short_name: &[u8; 11], 719 short_dentry: Option<ShortDirEntry>, 720 attrs: FileAttributes, 721 fs: Arc<FATFileSystem>, 722 ) -> Result<FATDirEntry, SystemError> { 723 let mut short_dentry: ShortDirEntry = short_dentry.unwrap_or(ShortDirEntry::default()); 724 short_dentry.name = short_name.clone(); 725 short_dentry.attributes = attrs; 726 727 // todo: 设置创建时间、修改时间 728 729 let mut long_name_gen: LongNameEntryGenerator = 730 LongNameEntryGenerator::new(long_name, short_dentry.checksum()); 731 let num_entries = long_name_gen.num_entries() as u64; 732 733 // kdebug!("to find free entries"); 734 let free_entries: Option<(Cluster, u64)> = 735 self.find_free_entries(num_entries, fs.clone())?; 736 // 目录项开始位置 737 let start_loc: (Cluster, u64) = match free_entries { 738 Some(c) => c, 739 None => return Err(SystemError::ENOSPC), 740 }; 741 let offsets: Vec<(Cluster, u64)> = 742 FATDirEntryOffsetIter::new(fs.clone(), start_loc, num_entries, None).collect(); 743 744 // 迭代长目录项 745 for off in &offsets.as_slice()[..offsets.len() - 1] { 746 // 获取生成的下一个长目录项 747 let long_entry: LongDirEntry = long_name_gen.next().unwrap(); 748 // 获取这个长目录项在磁盘内的字节偏移量 749 let bytes_offset = fs.cluster_bytes_offset(off.0) + off.1; 750 long_entry.flush(fs.clone(), bytes_offset)?; 751 } 752 753 let start: (Cluster, u64) = offsets[0]; 754 let end: (Cluster, u64) = *offsets.last().unwrap(); 755 // 短目录项在磁盘上的字节偏移量 756 let offset = fs.cluster_bytes_offset(end.0) + end.1; 757 short_dentry.flush(&fs, offset)?; 758 759 return Ok(short_dentry.to_dir_entry_with_long_name(long_name.to_string(), (start, end))); 760 } 761 762 /// @brief 判断当前目录是否为空 763 /// 764 /// @return true 当前目录为空 765 /// @return false 当前目录不为空 766 pub fn is_empty(&self, fs: Arc<FATFileSystem>) -> bool { 767 for e in self.to_iter(fs) { 768 let s = e.short_name(); 769 if s == "." || s == ".." { 770 continue; 771 } else { 772 return false; 773 } 774 } 775 return true; 776 } 777 778 /// @brief 从当前文件夹中删除文件或者文件夹。如果目标文件夹不为空，则不能删除，返回-ENOTEMPTY. 779 /// 780 /// @param fs 当前FATDir所属的文件系统 781 /// @param name 目录项的名字 782 /// @param remove_clusters 是否删除与指定的目录项相关联的数据簇 783 /// 784 /// @return Ok() 成功时无返回值 785 /// @return Err(SystemError) 如果目标文件夹不为空，则不能删除，返回-ENOTEMPTY. 或者返回底层传上来的错误 786 pub fn remove( 787 &self, 788 fs: Arc<FATFileSystem>, 789 name: &str, 790 remove_clusters: bool, 791 ) -> Result<(), SystemError> { 792 let e: FATDirEntry = self.find_entry(name, None, None, fs.clone())?; 793 794 // 判断文件夹是否为空，如果空，则不删除，报错。 795 if e.is_dir() && !(e.to_dir().unwrap().is_empty(fs.clone())) { 796 return Err(SystemError::ENOTEMPTY); 797 } 798 799 if e.first_cluster().cluster_num >= 2 && remove_clusters { 800 // 删除与指定的目录项相关联的数据簇 801 fs.deallocate_cluster_chain(e.first_cluster())?; 802 } 803 804 if e.get_dir_range().is_some() { 805 self.remove_dir_entries(fs, e.get_dir_range().unwrap())?; 806 } 807 808 return Ok(()); 809 } 810 811 /// @brief 在当前目录中删除多个目录项 812 /// 813 /// @param fs 当前目录所属的文件系统 814 /// @param cluster_range 要删除的目录项的范围（以簇+簇内偏移量的形式表示） 815 fn remove_dir_entries( 816 &self, 817 fs: Arc<FATFileSystem>, 818 cluster_range: ((Cluster, u64), (Cluster, u64)), 819 ) -> Result<(), SystemError> { 820 // 收集所有的要移除的目录项 821 let offsets: Vec<(Cluster, u64)> = 822 FATDirEntryOffsetIter::new(fs.clone(), cluster_range.0, 15, Some(cluster_range.1)) 823 .collect(); 824 // 逐个设置这些目录项为“空闲”状态 825 for off in offsets { 826 let disk_bytes_offset = fs.cluster_bytes_offset(off.0) + off.1; 827 let mut short_entry = ShortDirEntry::default(); 828 short_entry.name[0] = 0xe5; 829 short_entry.flush(&fs, disk_bytes_offset)?; 830 } 831 return Ok(()); 832 } 833 834 /// @brief 根据名字在当前文件夹下寻找目录项 835 /// 836 /// @return Ok(FATDirEntry) 目标目录项 837 /// @return Err(SystemError) 底层传上来的错误码 838 pub fn get_dir_entry( 839 &self, 840 fs: Arc<FATFileSystem>, 841 name: &str, 842 ) -> Result<FATDirEntry, SystemError> { 843 if name == "." || name == "/" { 844 return Ok(FATDirEntry::Dir(self.clone())); 845 } 846 847 LongDirEntry::validate_long_name(name)?; 848 return self.find_entry(name, None, None, fs); 849 } 850 851 /// @brief 在当前目录内，重命名一个目录项 852 /// 853 pub fn rename( 854 &self, 855 fs: Arc<FATFileSystem>, 856 old_name: &str, 857 new_name: &str, 858 ) -> Result<FATDirEntry, SystemError> { 859 // 判断源目录项是否存在 860 let old_dentry: FATDirEntry = if let FATDirEntryOrShortName::DirEntry(dentry) = 861 self.check_existence(old_name, None, fs.clone())? 862 { 863 dentry 864 } else { 865 // 如果目标目录项不存在，则返回错误 866 return Err(SystemError::ENOENT); 867 }; 868 869 let short_name = if let FATDirEntryOrShortName::ShortName(s) = 870 self.check_existence(new_name, None, fs.clone())? 871 { 872 s 873 } else { 874 // 如果目标目录项存在，那么就返回错误 875 return Err(SystemError::EEXIST); 876 }; 877 878 let old_short_dentry: Option<ShortDirEntry> = old_dentry.short_dir_entry(); 879 if let Some(se) = old_short_dentry { 880 // 删除原来的目录项 881 self.remove(fs.clone(), old_dentry.name().as_str(), false)?; 882 883 // 创建新的目录项 884 let new_dentry: FATDirEntry = self.create_dir_entries( 885 new_name, 886 &short_name, 887 Some(se), 888 se.attributes, 889 fs.clone(), 890 )?; 891 892 return Ok(new_dentry); 893 } else { 894 // 不允许对根目录项进行重命名 895 return Err(SystemError::EPERM); 896 } 897 } 898 } 899 900 impl FileAttributes { 901 pub const READ_ONLY: u8 = 1 << 0; 902 pub const HIDDEN: u8 = 1 << 1; 903 pub const SYSTEM: u8 = 1 << 2; 904 pub const VOLUME_ID: u8 = 1 << 3; 905 pub const DIRECTORY: u8 = 1 << 4; 906 pub const ARCHIVE: u8 = 1 << 5; 907 pub const LONG_NAME: u8 = FileAttributes::READ_ONLY 908 | FileAttributes::HIDDEN 909 | FileAttributes::SYSTEM 910 | FileAttributes::VOLUME_ID; 911 912 /// @brief 判断属性是否存在 913 #[inline] 914 pub fn contains(&self, attr: u8) -> bool { 915 return (self.value & attr) != 0; 916 } 917 918 pub fn new(attr: u8) -> Self { 919 return Self { value: attr }; 920 } 921 } 922 923 /// FAT32的短目录项 924 #[derive(Debug, Clone, Copy, Default)] 925 pub struct ShortDirEntry { 926 /// short name 927 name: [u8; 11], 928 /// 目录项属性 (见 FileAttributes ) 929 attributes: FileAttributes, 930 931 /// Windows NT系统的保留字段。用来表示短目录项文件名。 932 /// EXT|BASE => 8(BASE).3(EXT) 933 /// BASE:LowerCase(8),UpperCase(0) 934 /// EXT:LowerCase(16),UpperCase(0) 935 nt_res: u8, 936 937 /// 文件创建时间的毫秒级时间戳 938 crt_time_tenth: u8, 939 /// 创建时间 940 crt_time: u16, 941 /// 创建日期 942 crt_date: u16, 943 /// 最后一次访问日期 944 lst_acc_date: u16, 945 /// High word of first cluster(0 for FAT12 and FAT16) 946 fst_clus_hi: u16, 947 /// 最后写入时间 948 wrt_time: u16, 949 /// 最后写入日期 950 wrt_date: u16, 951 /// Low word of first cluster 952 fst_clus_lo: u16, 953 /// 文件大小 954 file_size: u32, 955 } 956 957 /// FAT32的长目录项 958 #[derive(Debug, Clone, Copy, Default)] 959 pub struct LongDirEntry { 960 /// 长目录项的序号 961 ord: u8, 962 /// 长文件名的第1-5个字符，每个字符占2bytes 963 name1: [u16; 5], 964 /// 目录项属性必须为ATTR_LONG_NAME 965 file_attrs: FileAttributes, 966 /// Entry Type: 如果为0，则说明这是长目录项的子项 967 /// 非零值是保留的。 968 dirent_type: u8, 969 /// 短文件名的校验和 970 checksum: u8, 971 /// 长文件名的第6-11个字符，每个字符占2bytes 972 name2: [u16; 6], 973 /// 必须为0 974 first_clus_low: u16, 975 /// 长文件名的12-13个字符，每个字符占2bytes 976 name3: [u16; 2], 977 } 978 979 impl LongDirEntry { 980 /// 长目录项的字符串长度（单位：word） 981 pub const LONG_NAME_STR_LEN: usize = 13; 982 983 /// @brief 初始化一个新的长目录项 984 /// 985 /// @param ord 顺序 986 /// @param name_part 长目录项名称的数组（长度必须为13） 987 /// @param check_sum 短目录项的校验和 988 /// 989 /// @return Self 初始化好的长目录项对象 990 fn new(ord: u8, name_part: &[u16], check_sum: u8) -> Self { 991 let mut result = LongDirEntry::default(); 992 result.ord = ord; 993 result 994 .insert_name(name_part) 995 .expect("Name part's len should be equal to 13."); 996 result.file_attrs.value = FileAttributes::LONG_NAME; 997 result.dirent_type = 0; 998 result.checksum = check_sum; 999 // 该字段需要外层的代码手动赋值 1000 result.first_clus_low = 0; 1001 return result; 1002 } 1003 1004 /// @brief 填写长目录项的名称字段。 1005 /// 1006 /// @param name_part 要被填入当前长目录项的名字（数组长度必须为13） 1007 /// 1008 /// @return Ok(()) 1009 /// @return Err(SystemError) 错误码 1010 fn insert_name(&mut self, name_part: &[u16]) -> Result<(), SystemError> { 1011 if name_part.len() != Self::LONG_NAME_STR_LEN { 1012 return Err(SystemError::EINVAL); 1013 } 1014 self.name1.copy_from_slice(&name_part[0..5]); 1015 self.name2.copy_from_slice(&name_part[5..11]); 1016 self.name3.copy_from_slice(&name_part[11..13]); 1017 return Ok(()); 1018 } 1019 1020 /// @brief 将当前长目录项的名称字段，原样地拷贝到一个长度为13的u16数组中。 1021 /// @param dst 拷贝的目的地，一个[u16]数组，长度必须为13。 1022 pub fn copy_name_to_slice(&self, dst: &mut [u16]) -> Result<(), SystemError> { 1023 if dst.len() != Self::LONG_NAME_STR_LEN { 1024 return Err(SystemError::EINVAL); 1025 } 1026 dst[0..5].copy_from_slice(&self.name1); 1027 dst[5..11].copy_from_slice(&self.name2); 1028 dst[11..13].copy_from_slice(&self.name3); 1029 return Ok(()); 1030 } 1031 1032 /// @brief 是否为最后一个长目录项 1033 /// 1034 /// @return true 是最后一个长目录项 1035 /// @return false 不是最后一个长目录项 1036 pub fn is_last(&self) -> bool { 1037 return self.ord & 0x40 > 0; 1038 } 1039 1040 /// @brief 校验字符串是否符合长目录项的命名要求 1041 /// 1042 /// @return Ok(()) 名称合法 1043 /// @return Err(SystemError) 名称不合法，返回错误码 1044 pub fn validate_long_name(mut name: &str) -> Result<(), SystemError> { 1045 // 去除首尾多余的空格 1046 name = name.trim(); 1047 1048 // 名称不能为0 1049 if name.len() == 0 { 1050 return Err(SystemError::EINVAL); 1051 } 1052 1053 // 名称长度不能大于255 1054 if name.len() > 255 { 1055 return Err(SystemError::ENAMETOOLONG); 1056 } 1057 1058 // 检查是否符合命名要求 1059 for c in name.chars() { 1060 match c { 1061 'a'..='z' | 'A'..='Z' | '0'..='9' => {} 1062 '\u{80}'..='\u{ffff}' => {} 1063 '$' | '%' | '\'' | '-' | '_' | '@' | '~' | '`' | '!' | '(' | ')' | '{' | '}' 1064 | '^' | '#' | '&' => {} 1065 '+' | ',' | ';' | '=' | '[' | ']' | '.' | ' ' => {} 1066 _ => { 1067 return Err(SystemError::EILSEQ); 1068 } 1069 } 1070 } 1071 return Ok(()); 1072 } 1073 1074 /// @brief 把当前长目录项写入磁盘 1075 /// 1076 /// @param fs 对应的文件系统 1077 /// @param disk_bytes_offset 长目录项所在位置对应的在磁盘上的字节偏移量 1078 /// 1079 /// @return Ok(()) 1080 /// @return Err(SystemError) 错误码 1081 pub fn flush(&self, fs: Arc<FATFileSystem>, disk_bytes_offset: u64) -> Result<(), SystemError> { 1082 // 从磁盘读取数据 1083 let blk_offset = fs.get_in_block_offset(disk_bytes_offset); 1084 let lba = fs.get_lba_from_offset( 1085 fs.bytes_to_sector(fs.get_in_partition_bytes_offset(disk_bytes_offset)), 1086 ); 1087 let mut v: Vec<u8> = Vec::new(); 1088 v.resize(1 * fs.lba_per_sector() * LBA_SIZE, 0); 1089 fs.partition 1090 .disk() 1091 .read_at(lba, 1 * fs.lba_per_sector(), &mut v)?; 1092 1093 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v); 1094 // 切换游标到对应位置 1095 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(blk_offset as i64))?; 1096 1097 // 写入数据 1098 cursor.write_u8(self.ord)?; 1099 for b in &self.name1 { 1100 cursor.write_u16(*b)?; 1101 } 1102 1103 cursor.write_u8(self.file_attrs.value)?; 1104 cursor.write_u8(self.dirent_type)?; 1105 cursor.write_u8(self.checksum)?; 1106 1107 for b in &self.name2 { 1108 cursor.write_u16(*b)?; 1109 } 1110 1111 cursor.write_u16(self.first_clus_low)?; 1112 1113 for b in &self.name3 { 1114 cursor.write_u16(*b)?; 1115 } 1116 1117 // 把修改后的长目录项刷入磁盘 1118 fs.partition 1119 .disk() 1120 .write_at(lba, 1 * fs.lba_per_sector(), cursor.as_slice())?; 1121 fs.partition.disk().sync()?; 1122 1123 return Ok(()); 1124 } 1125 } 1126 1127 impl ShortDirEntry { 1128 const PADDING: u8 = ' ' as u8; 1129 1130 /// @brief 判断当前目录项是否为文件夹 1131 /// 1132 /// @return true 是文件夹 1133 /// @return false 不是文件夹 1134 pub fn is_dir(&self) -> bool { 1135 return (self.attributes.contains(FileAttributes::DIRECTORY)) 1136 && (!self.attributes.contains(FileAttributes::VOLUME_ID)); 1137 } 1138 1139 /// @brief 判断当前目录项是否为文件 1140 /// 1141 /// @return true 是文件 1142 /// @return false 不是文件 1143 pub fn is_file(&self) -> bool { 1144 return (!self.attributes.contains(FileAttributes::DIRECTORY)) 1145 && (!self.attributes.contains(FileAttributes::VOLUME_ID)); 1146 } 1147 1148 /// @brief 判断当前目录项是否为卷号 1149 /// 1150 /// @return true 是卷号 1151 /// @return false 不是卷号 1152 pub fn is_volume_id(&self) -> bool { 1153 return (!self.attributes.contains(FileAttributes::DIRECTORY)) 1154 && self.attributes.contains(FileAttributes::VOLUME_ID); 1155 } 1156 1157 /// @brief 将短目录项的名字转换为String 1158 fn name_to_string(&self) -> String { 1159 // 计算基础名的长度 1160 let base_len = self.name[..8] 1161 .iter() 1162 .rposition(|x| *x != ShortDirEntry::PADDING) 1163 .map(|len| len + 1) 1164 .unwrap_or(0); 1165 // 计算扩展名的长度 1166 let ext_len = self.name[8..] 1167 .iter() 1168 .rposition(|x| *x != ShortDirEntry::PADDING) 1169 .map(|len| len + 1) 1170 .unwrap_or(0); 1171 1172 // 声明存储完整名字的数组（包含“.”） 1173 let mut name = [ShortDirEntry::PADDING; 12]; 1174 // 拷贝基础名 1175 name[..base_len].copy_from_slice(&self.name[..base_len]); 1176 1177 // 拷贝扩展名，并计算总的长度 1178 let total_len = if ext_len > 0 { 1179 name[base_len] = '.' as u8; 1180 name[base_len + 1..base_len + 1 + ext_len].copy_from_slice(&self.name[8..8 + ext_len]); 1181 // 总长度为基础名长度+点号+扩展名长度 1182 base_len + 1 + ext_len 1183 } else { 1184 base_len 1185 }; 1186 1187 if name[0] == 0x05 { 1188 name[0] = 0xe5; 1189 } 1190 1191 let iter = name[..total_len].iter().map(|c| decode_u8_ascii(*c)); 1192 // 返回最终的字符串 1193 return String::from_iter(iter); 1194 } 1195 1196 /// @brief 将短目录项结构体，转换为FATDirEntry枚举类型 1197 /// 1198 /// @param loc 当前文件的起始、终止簇。格式：(簇，簇内偏移量) 1199 /// @return 生成的FATDirENtry枚举类型 1200 pub fn to_dir_entry(&self, loc: (Cluster, u64)) -> FATDirEntry { 1201 // 当前文件的第一个簇 1202 let first_cluster = 1203 Cluster::new(((self.fst_clus_hi as u64) << 16) | (self.fst_clus_lo as u64)); 1204 1205 // 当前是文件或卷号 1206 if self.is_file() || self.is_volume_id() { 1207 let mut file: FATFile = FATFile::default(); 1208 1209 file.file_name = self.name_to_string(); 1210 file.first_cluster = first_cluster; 1211 file.short_dir_entry = self.clone(); 1212 file.loc = (loc, loc); 1213 1214 // 根据当前短目录项的类型的不同，返回对应的枚举类型。 1215 if self.is_file() { 1216 return FATDirEntry::File(file); 1217 } else { 1218 return FATDirEntry::VolId(file); 1219 } 1220 } else { 1221 // 当前是文件夹 1222 let mut dir = FATDir::default(); 1223 dir.dir_name = self.name_to_string(); 1224 dir.first_cluster = first_cluster; 1225 dir.root_offset = None; 1226 dir.short_dir_entry = Some(self.clone()); 1227 dir.loc = Some((loc, loc)); 1228 1229 return FATDirEntry::Dir(dir); 1230 } 1231 } 1232 1233 /// @brief 将短目录项结构体，转换为FATDirEntry枚举类型. 并且，该短目录项具有对应的长目录项。 1234 /// 因此，需要传入从长目录项获得的完整的文件名 1235 /// 1236 /// @param name 从长目录项获取的完整文件名 1237 /// @param loc 当前文件的起始、终止簇。格式：(簇，簇内偏移量) 1238 /// @return 生成的FATDirENtry枚举类型 1239 pub fn to_dir_entry_with_long_name( 1240 &self, 1241 name: String, 1242 loc: ((Cluster, u64), (Cluster, u64)), 1243 ) -> FATDirEntry { 1244 // 当前文件的第一个簇 1245 let first_cluster = 1246 Cluster::new(((self.fst_clus_hi as u64) << 16) | (self.fst_clus_lo as u64)); 1247 1248 if self.is_file() || self.is_volume_id() { 1249 let mut file = FATFile::default(); 1250 1251 file.first_cluster = first_cluster; 1252 file.file_name = name; 1253 file.loc = loc; 1254 file.short_dir_entry = self.clone(); 1255 1256 if self.is_file() { 1257 return FATDirEntry::File(file); 1258 } else { 1259 return FATDirEntry::VolId(file); 1260 } 1261 } else { 1262 let mut dir = FATDir::default(); 1263 1264 dir.first_cluster = first_cluster; 1265 dir.dir_name = name; 1266 dir.loc = Some(loc); 1267 dir.short_dir_entry = Some(self.clone()); 1268 dir.root_offset = None; 1269 1270 return FATDirEntry::Dir(dir); 1271 } 1272 } 1273 1274 /// @brief 计算短目录项的名称的校验和 1275 fn checksum(&self) -> u8 { 1276 let mut result = 0; 1277 1278 for c in &self.name { 1279 result = (result << 7) + (result >> 1) + *c; 1280 } 1281 return result; 1282 } 1283 1284 /// @brief 把当前短目录项写入磁盘 1285 /// 1286 /// @param fs 对应的文件系统 1287 /// @param disk_bytes_offset 短目录项所在位置对应的在磁盘上的字节偏移量 1288 /// 1289 /// @return Ok(()) 1290 /// @return Err(SystemError) 错误码 1291 pub fn flush( 1292 &self, 1293 fs: &Arc<FATFileSystem>, 1294 disk_bytes_offset: u64, 1295 ) -> Result<(), SystemError> { 1296 // 从磁盘读取数据 1297 let blk_offset = fs.get_in_block_offset(disk_bytes_offset); 1298 let lba = fs.get_lba_from_offset( 1299 fs.bytes_to_sector(fs.get_in_partition_bytes_offset(disk_bytes_offset)), 1300 ); 1301 let mut v: Vec<u8> = Vec::new(); 1302 v.resize(1 * fs.lba_per_sector() * LBA_SIZE, 0); 1303 fs.partition 1304 .disk() 1305 .read_at(lba, 1 * fs.lba_per_sector(), &mut v)?; 1306 1307 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v); 1308 // 切换游标到对应位置 1309 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(blk_offset as i64))?; 1310 cursor.write_exact(&self.name)?; 1311 cursor.write_u8(self.attributes.value)?; 1312 cursor.write_u8(self.nt_res)?; 1313 cursor.write_u8(self.crt_time_tenth)?; 1314 cursor.write_u16(self.crt_time)?; 1315 cursor.write_u16(self.crt_date)?; 1316 cursor.write_u16(self.lst_acc_date)?; 1317 cursor.write_u16(self.fst_clus_hi)?; 1318 cursor.write_u16(self.wrt_time)?; 1319 cursor.write_u16(self.wrt_date)?; 1320 cursor.write_u16(self.fst_clus_lo)?; 1321 cursor.write_u32(self.file_size)?; 1322 1323 // 把修改后的长目录项刷入磁盘 1324 fs.partition 1325 .disk() 1326 .write_at(lba, 1 * fs.lba_per_sector(), cursor.as_slice())?; 1327 fs.partition.disk().sync()?; 1328 1329 return Ok(()); 1330 } 1331 1332 /// @brief 设置短目录项的“第一个簇”字段的值 1333 pub fn set_first_cluster(&mut self, cluster: Cluster) { 1334 self.fst_clus_lo = (cluster.cluster_num & 0x0000ffff) as u16; 1335 self.fst_clus_hi = ((cluster.cluster_num & 0xffff0000) >> 16) as u16; 1336 } 1337 } 1338 1339 /// @brief FAT文件系统标准定义的目录项 1340 #[derive(Debug, Clone)] 1341 pub enum FATRawDirEntry { 1342 /// 短目录项 1343 Short(ShortDirEntry), 1344 /// 长目录项 1345 Long(LongDirEntry), 1346 /// 当前目录项的Name[0]==0xe5, 是空闲目录项 1347 Free, 1348 /// 当前目录项的Name[0]==0xe5, 是空闲目录项，且在这之后没有被分配过的目录项了。 1349 FreeRest, 1350 } 1351 1352 impl FATRawDirEntry { 1353 /// 每个目录项的长度（单位：字节） 1354 pub const DIR_ENTRY_LEN: u64 = 32; 1355 1356 /// @brief 判断当前目录项是否为这个文件的最后一个目录项 1357 fn is_last(&self) -> bool { 1358 match self { 1359 &Self::Short(_) => { 1360 return true; 1361 } 1362 &Self::Long(l) => { 1363 return l.is_last(); 1364 } 1365 _ => { 1366 return false; 1367 } 1368 } 1369 } 1370 1371 /// @brief 判断当前目录项是否为长目录项 1372 fn is_long(&self) -> bool { 1373 if let Self::Long(_) = self { 1374 return true; 1375 } else { 1376 return false; 1377 } 1378 } 1379 1380 /// @brief 判断当前目录项是否为短目录项 1381 fn is_short(&self) -> bool { 1382 if let Self::Short(_) = self { 1383 return true; 1384 } else { 1385 return false; 1386 } 1387 } 1388 } 1389 1390 /// @brief FAT文件系统的目录项迭代器 1391 #[derive(Debug)] 1392 pub struct FATDirIter { 1393 /// 当前正在迭代的簇 1394 current_cluster: Cluster, 1395 /// 当前正在迭代的簇的簇内偏移量 1396 offset: u64, 1397 /// True for the root directories of FAT12 and FAT16 1398 is_root: bool, 1399 /// 指向当前文件系统的指针 1400 fs: Arc<FATFileSystem>, 1401 } 1402 1403 impl FATDirIter { 1404 /// @brief 迭代当前inode的目录项(获取下一个目录项) 1405 /// 1406 /// @return Ok(Cluster, u64, Option<FATDirEntry>) 1407 /// Cluster: 下一个要读取的簇号 1408 /// u64: 下一个要读取的簇内偏移量 1409 /// Option<FATDirEntry>: 读取到的目录项（如果没有读取到，就返回失败） 1410 /// @return Err(错误码) 可能出现了内部错误，或者是磁盘错误等。具体原因看错误码。 1411 fn get_dir_entry(&mut self) -> Result<(Cluster, u64, Option<FATDirEntry>), SystemError> { 1412 loop { 1413 if unlikely(self.current_cluster.cluster_num < 2) { 1414 return Ok((self.current_cluster, self.offset, None)); 1415 } 1416 1417 // 如果当前簇已经被读完，那么尝试获取下一个簇 1418 if self.offset >= self.fs.bytes_per_cluster() && !self.is_root { 1419 match self.fs.get_fat_entry(self.current_cluster)? { 1420 FATEntry::Next(c) => { 1421 // 获得下一个簇的信息 1422 self.current_cluster = c; 1423 self.offset %= self.fs.bytes_per_cluster(); 1424 } 1425 1426 _ => { 1427 // 没有下一个簇了，返回None 1428 return Ok((self.current_cluster, self.offset, None)); 1429 } 1430 } 1431 } 1432 1433 // 如果当前是FAT12/FAT16文件系统，并且当前inode是根目录项。 1434 // 如果offset大于根目录项的最大大小（已经遍历完根目录），那么就返回None 1435 if self.is_root && self.offset > self.fs.root_dir_end_bytes_offset().unwrap() { 1436 return Ok((self.current_cluster, self.offset, None)); 1437 } 1438 1439 // 获取簇在磁盘内的字节偏移量 1440 let offset: u64 = self.fs.cluster_bytes_offset(self.current_cluster) + self.offset; 1441 1442 // 从磁盘读取原始的dentry 1443 let raw_dentry: FATRawDirEntry = get_raw_dir_entry(&self.fs, offset)?; 1444 1445 // 由于迭代顺序从前往后，因此： 1446 // 如果找到1个短目录项，那么证明有一个完整的entry被找到，因此返回。 1447 // 如果找到1个长目录项，那么，就依次往下迭代查找，直到找到一个短目录项，然后返回结果。这里找到的所有的目录项，都属于同一个文件/文件夹。 1448 match raw_dentry { 1449 FATRawDirEntry::Short(s) => { 1450 // 当前找到一个短目录项，更新offset之后，直接返回 1451 self.offset += FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 1452 return Ok(( 1453 self.current_cluster, 1454 self.offset, 1455 Some(s.to_dir_entry(( 1456 self.current_cluster, 1457 self.offset - FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN, 1458 ))), 1459 )); 1460 } 1461 FATRawDirEntry::Long(_) => { 1462 // 当前找到一个长目录项 1463 1464 // 声明一个数组，来容纳所有的entry。（先把最后一个entry放进去） 1465 let mut long_name_entries: Vec<FATRawDirEntry> = vec![raw_dentry]; 1466 let start_offset: u64 = self.offset; 1467 let start_cluster: Cluster = self.current_cluster; 1468 1469 self.offset += FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 1470 1471 // 由于在FAT文件系统中，文件名最长为255字节，因此，最多有20个长目录项以及1个短目录项。 1472 // 由于上面已经塞了1个长目录项，因此接下来最多需要迭代20次 1473 // 循环查找目录项，直到遇到1个短目录项，或者是空闲目录项 1474 for _ in 0..20 { 1475 // 如果当前簇已经被读完，那么尝试获取下一个簇 1476 if self.offset >= self.fs.bytes_per_cluster() && !self.is_root { 1477 match self.fs.get_fat_entry(self.current_cluster)? { 1478 FATEntry::Next(c) => { 1479 // 获得下一个簇的信息 1480 self.current_cluster = c; 1481 self.offset %= self.fs.bytes_per_cluster(); 1482 } 1483 1484 _ => { 1485 // 没有下一个簇了，退出迭代 1486 break; 1487 } 1488 } 1489 } 1490 // 如果当前是FAT12/FAT16文件系统，并且当前inode是根目录项。 1491 // 如果offset大于根目录项的最大大小（已经遍历完根目录），那么就退出迭代 1492 if self.is_root 1493 && self.offset > self.fs.root_dir_end_bytes_offset().unwrap() 1494 { 1495 break; 1496 } 1497 1498 // 获取簇在磁盘内的字节偏移量 1499 let offset: u64 = 1500 self.fs.cluster_bytes_offset(self.current_cluster) + self.offset; 1501 // 从磁盘读取原始的dentry 1502 let raw_dentry: FATRawDirEntry = get_raw_dir_entry(&self.fs, offset)?; 1503 1504 match raw_dentry { 1505 FATRawDirEntry::Short(_) => { 1506 // 当前遇到1个短目录项，证明当前文件/文件夹的所有dentry都被读取完了，因此在将其加入数组后，退出迭代。 1507 long_name_entries.push(raw_dentry); 1508 break; 1509 } 1510 FATRawDirEntry::Long(_) => { 1511 // 当前遇到1个长目录项，将其加入数组，然后更新offset，继续迭代。 1512 long_name_entries.push(raw_dentry); 1513 self.offset += FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 1514 } 1515 1516 _ => { 1517 // 遇到了空闲簇，但没遇到短目录项，说明文件系统出错了，退出。 1518 break; 1519 } 1520 } 1521 } 1522 // kdebug!("collect dentries done. long_name_entries={long_name_entries:?}"); 1523 let dir_entry: Result<FATDirEntry, SystemError> = FATDirEntry::new( 1524 long_name_entries, 1525 ( 1526 (start_cluster, start_offset), 1527 (self.current_cluster, self.offset), 1528 ), 1529 ); 1530 // kdebug!("dir_entry={:?}", dir_entry); 1531 match dir_entry { 1532 Ok(d) => { 1533 // kdebug!("dir_entry ok"); 1534 self.offset += FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 1535 return Ok((self.current_cluster, self.offset, Some(d))); 1536 } 1537 1538 Err(_) => { 1539 // kdebug!("dir_entry err, e={}", e); 1540 self.offset += FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 1541 } 1542 } 1543 } 1544 FATRawDirEntry::Free => { 1545 // 当前目录项是空的 1546 self.offset += FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 1547 } 1548 FATRawDirEntry::FreeRest => { 1549 // 当前目录项是空的，且之后都是空的，因此直接返回 1550 return Ok((self.current_cluster, self.offset, None)); 1551 } 1552 } 1553 } 1554 } 1555 } 1556 1557 /// 为DirIter实现迭代器trait 1558 impl Iterator for FATDirIter { 1559 type Item = FATDirEntry; 1560 1561 fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> { 1562 match self.get_dir_entry() { 1563 Ok((cluster, offset, result)) => { 1564 self.current_cluster = cluster; 1565 self.offset = offset; 1566 return result; 1567 } 1568 Err(_) => { 1569 return None; 1570 } 1571 } 1572 } 1573 } 1574 1575 impl FATDirEntry { 1576 /// @brief 构建FATDirEntry枚举类型 1577 /// 1578 /// @param long_name_entries 长目录项的数组。 1579 /// 格式：[第20个（或者是最大ord的那个）, 19, 18, ..., 1, 短目录项] 1580 /// 1581 /// @return Ok(FATDirEntry) 构建好的FATDirEntry类型的对象 1582 /// @return Err(SystemError) 错误码 1583 pub fn new( 1584 mut long_name_entries: Vec<FATRawDirEntry>, 1585 loc: ((Cluster, u64), (Cluster, u64)), 1586 ) -> Result<Self, SystemError> { 1587 if long_name_entries.is_empty() { 1588 return Err(SystemError::EINVAL); 1589 } 1590 1591 if !long_name_entries[0].is_last() || !long_name_entries.last().unwrap().is_short() { 1592 // 存在孤立的目录项，文件系统出现异常，因此返回错误，表明其只读。 1593 // TODO: 标记整个FAT文件系统为只读的 1594 return Err(SystemError::EROFS); 1595 } 1596 1597 // 取出短目录项（位于vec的末尾） 1598 let short_dentry: ShortDirEntry = match long_name_entries.pop().unwrap() { 1599 FATRawDirEntry::Short(s) => s, 1600 _ => unreachable!(), 1601 }; 1602 1603 let mut extractor = LongNameExtractor::new(); 1604 for entry in &long_name_entries { 1605 match entry { 1606 &FATRawDirEntry::Long(l) => { 1607 extractor.process(l)?; 1608 } 1609 1610 _ => { 1611 return Err(SystemError::EROFS); 1612 } 1613 } 1614 } 1615 // 检验校验和是否正确 1616 if extractor.validate_checksum(&short_dentry) { 1617 // 校验和正确，返回一个长目录项 1618 return Ok(short_dentry.to_dir_entry_with_long_name(extractor.to_string(), loc)); 1619 } else { 1620 // 校验和不相同，认为文件系统出错 1621 return Err(SystemError::EROFS); 1622 } 1623 } 1624 1625 /// @brief 获取短目录项的名字 1626 pub fn short_name(&self) -> String { 1627 match self { 1628 FATDirEntry::File(f) | FATDirEntry::VolId(f) => { 1629 return f.short_dir_entry.name_to_string(); 1630 } 1631 FATDirEntry::Dir(d) => match d.short_dir_entry { 1632 Some(s) => { 1633 return s.name_to_string(); 1634 } 1635 None => { 1636 return String::from("/"); 1637 } 1638 }, 1639 FATDirEntry::UnInit => unreachable!("FATFS: FATDirEntry uninitialized."), 1640 } 1641 } 1642 1643 /// @brief 获取短目录项结构体 1644 pub fn short_dir_entry(&self) -> Option<ShortDirEntry> { 1645 match &self { 1646 FATDirEntry::File(f) => { 1647 return Some(f.short_dir_entry); 1648 } 1649 FATDirEntry::Dir(d) => { 1650 return d.short_dir_entry; 1651 } 1652 FATDirEntry::VolId(s) => { 1653 return Some(s.short_dir_entry); 1654 } 1655 FATDirEntry::UnInit => unreachable!("FATFS: FATDirEntry uninitialized."), 1656 } 1657 } 1658 1659 /// @brief 获取目录项的第一个簇的簇号 1660 pub fn first_cluster(&self) -> Cluster { 1661 match self { 1662 FATDirEntry::File(f) => { 1663 return f.first_cluster; 1664 } 1665 FATDirEntry::Dir(d) => { 1666 return d.first_cluster; 1667 } 1668 FATDirEntry::VolId(s) => { 1669 return s.first_cluster; 1670 } 1671 FATDirEntry::UnInit => unreachable!("FATFS: FATDirEntry uninitialized."), 1672 } 1673 } 1674 1675 /// @brief 获取当前目录项所占用的簇的范围 1676 /// 1677 /// @return (起始簇，簇内偏移量), (终止簇，簇内偏移量) 1678 pub fn get_dir_range(&self) -> Option<((Cluster, u64), (Cluster, u64))> { 1679 match self { 1680 FATDirEntry::File(f) => Some(f.loc), 1681 FATDirEntry::Dir(d) => d.loc, 1682 FATDirEntry::VolId(s) => Some(s.loc), 1683 FATDirEntry::UnInit => unreachable!("FATFS: FATDirEntry uninitialized."), 1684 } 1685 } 1686 1687 /// @brief 获取原始的短目录项名（FAT标准规定的） 1688 pub fn short_name_raw(&self) -> [u8; 11] { 1689 match self { 1690 FATDirEntry::File(f) => { 1691 return f.short_dir_entry.name; 1692 } 1693 FATDirEntry::Dir(d) => match d.short_dir_entry { 1694 // 存在短目录项，直接返回 1695 Some(s) => { 1696 return s.name; 1697 } 1698 // 是根目录项 1699 None => { 1700 let mut s = [0x20u8; 11]; 1701 s[0] = '/' as u8; 1702 return s; 1703 } 1704 }, 1705 FATDirEntry::VolId(s) => { 1706 return s.short_dir_entry.name; 1707 } 1708 1709 FATDirEntry::UnInit => unreachable!("FATFS: FATDirEntry uninitialized."), 1710 } 1711 } 1712 1713 /// @brief 获取目录项的名字 1714 pub fn name(&self) -> String { 1715 match self { 1716 FATDirEntry::File(f) => { 1717 return f.file_name.clone(); 1718 } 1719 FATDirEntry::VolId(s) => { 1720 return s.file_name.clone(); 1721 } 1722 FATDirEntry::Dir(d) => { 1723 return d.dir_name.clone(); 1724 } 1725 FATDirEntry::UnInit => unreachable!("FATFS: FATDirEntry uninitialized."), 1726 } 1727 } 1728 1729 /// @brief 判断目录项是否为文件 1730 pub fn is_file(&self) -> bool { 1731 match self { 1732 &FATDirEntry::File(_) | &FATDirEntry::VolId(_) => true, 1733 _ => false, 1734 } 1735 } 1736 1737 /// @brief 判断目录项是否为文件夹 1738 pub fn is_dir(&self) -> bool { 1739 match &self { 1740 &FATDirEntry::Dir(_) => true, 1741 _ => false, 1742 } 1743 } 1744 1745 /// @brief 判断目录项是否为Volume id 1746 pub fn is_vol_id(&self) -> bool { 1747 match self { 1748 &FATDirEntry::VolId(_) => true, 1749 _ => false, 1750 } 1751 } 1752 1753 /// @brief 判断FAT目录项的名字与给定的是否相等 1754 /// 1755 /// 由于FAT32对大小写不敏感，因此将字符都转为大写，然后比较 1756 /// 1757 /// @return bool 相等 => true 1758 /// 不相等 => false 1759 pub fn eq_name(&self, name: &str) -> bool { 1760 // 由于FAT32对大小写不敏感，因此将字符都转为大写，然后比较。 1761 let binding = self.short_name(); 1762 let short_name = binding.chars().flat_map(|c| c.to_uppercase()); 1763 let binding = self.name(); 1764 let long_name = binding.chars().flat_map(|c| c.to_uppercase()); 1765 let name = name.chars().flat_map(|c| c.to_uppercase()); 1766 1767 let long_name_matches: bool = long_name.eq(name.clone()); 1768 let short_name_matches: bool = short_name.eq(name); 1769 1770 return long_name_matches || short_name_matches; 1771 } 1772 1773 /// @brief 将FATDirEntry转换为FATFile对象 1774 pub fn to_file(&self) -> Result<FATFile, SystemError> { 1775 if self.is_file() == false { 1776 return Err(SystemError::EISDIR); 1777 } 1778 1779 match &self { 1780 FATDirEntry::File(f) | FATDirEntry::VolId(f) => { 1781 return Ok(f.clone()); 1782 } 1783 _ => unreachable!(), 1784 } 1785 } 1786 1787 /// @brief 将FATDirEntry转换为FATDir对象 1788 pub fn to_dir(&self) -> Result<FATDir, SystemError> { 1789 if self.is_dir() == false { 1790 return Err(SystemError::ENOTDIR); 1791 } 1792 match &self { 1793 FATDirEntry::Dir(d) => { 1794 return Ok(d.clone()); 1795 } 1796 _ => unreachable!(), 1797 } 1798 } 1799 } 1800 1801 /// 用于生成短目录项文件名的生成器。 1802 #[derive(Debug, Default)] 1803 pub struct ShortNameGenerator { 1804 /// 短目录项的名字 1805 name: [u8; 11], 1806 /// 生成器的标志位（使用impl里面的mask来解析） 1807 flags: u8, 1808 /// 基础名的长度 1809 basename_len: u8, 1810 /// 对于文件名形如(TE021F~1.TXT)的，短前缀+校验码的短目录项，该字段表示基础名末尾数字的对应位。 1811 checksum_bitmask: u16, 1812 /// Fletcher-16 Checksum(与填写到ShortDirEntry里面的不一样) 1813 checksum: u16, 1814 /// 对于形如(TEXTFI~1.TXT)的短目录项名称，其中的数字的bitmask（第0位置位则表示这个数字是0） 1815 suffix_bitmask: u16, 1816 } 1817 1818 impl ShortNameGenerator { 1819 /// 短目录项的名称的长度 1820 const SHORT_NAME_LEN: usize = 8; 1821 1822 // ===== flags标志位的含义 ===== 1823 const IS_LOSSY: u8 = (1 << 0); 1824 const IS_EXACT_MATCH: u8 = (1 << 1); 1825 const IS_DOT: u8 = (1 << 2); 1826 const IS_DOTDOT: u8 = (1 << 3); 1827 /// 名称被完全拷贝 1828 const NAME_FITS: u8 = (1 << 4); 1829 1830 /// @brief 初始化一个短目录项名称生成器 1831 pub fn new(mut name: &str) -> Self { 1832 name = name.trim(); 1833 1834 let mut short_name: [u8; 11] = [0x20u8; 11]; 1835 if name == "." { 1836 short_name[0] = '.' as u8; 1837 } 1838 1839 if name == ".." { 1840 short_name[0] = '.' as u8; 1841 short_name[1] = '.' as u8; 1842 } 1843 1844 // @name_fits: 名称是否被完全拷贝 1845 // @basename_len: 基础名的长度 1846 // @is_lossy: 是否存在不合法的字符 1847 let (name_fits, basename_len, is_lossy) = match name.rfind('.') { 1848 Some(index) => { 1849 // 文件名里面有".", 且index为最右边的点号所在的下标（bytes index) 1850 // 拷贝基础名 1851 let (b_len, fits, b_lossy) = 1852 Self::copy_part(&mut short_name[..Self::SHORT_NAME_LEN], &name[..index]); 1853 1854 // 拷贝扩展名 1855 let (_, ext_fits, ext_lossy) = Self::copy_part( 1856 &mut short_name[Self::SHORT_NAME_LEN..Self::SHORT_NAME_LEN + 3], 1857 &name[index + 1..], 1858 ); 1859 1860 (fits && ext_fits, b_len, b_lossy || ext_lossy) 1861 } 1862 None => { 1863 // 文件名中，不存在"." 1864 let (b_len, fits, b_lossy) = 1865 Self::copy_part(&mut short_name[..Self::SHORT_NAME_LEN], &name); 1866 (fits, b_len, b_lossy) 1867 } 1868 }; 1869 1870 let mut flags: u8 = 0; 1871 // 设置flags 1872 if is_lossy { 1873 flags |= Self::IS_LOSSY; 1874 } 1875 if name == "." { 1876 flags |= Self::IS_DOT; 1877 } 1878 if name == ".." { 1879 flags |= Self::IS_DOTDOT; 1880 } 1881 1882 if name_fits { 1883 flags |= Self::NAME_FITS; 1884 } 1885 1886 return ShortNameGenerator { 1887 name: short_name, 1888 flags: flags, 1889 basename_len: basename_len, 1890 checksum: Self::fletcher_16_checksum(name), 1891 ..Default::default() 1892 }; 1893 } 1894 1895 /// @brief 拷贝字符串到一个u8数组 1896 /// 1897 /// @return (u8, bool, bool) 1898 /// return.0: 拷贝了的字符串的长度 1899 /// return.1: 是否完全拷贝完整个字符串 1900 /// return.2: 拷贝过程中，是否出现了不合法字符 1901 fn copy_part(dest: &mut [u8], src: &str) -> (u8, bool, bool) { 1902 let mut dest_len: usize = 0; 1903 let mut lossy_conv = false; 1904 1905 for c in src.chars() { 1906 // 如果src还有字符，而dest已经满了，那么表示没有完全拷贝完。 1907 if dest_len == dest.len() { 1908 return (dest_len as u8, false, lossy_conv); 1909 } 1910 1911 if c == ' ' || c == '.' { 1912 lossy_conv = true; 1913 continue; 1914 } 1915 1916 let cp: char = match c { 1917 'a'..='z' | 'A'..='Z' | '0'..='9' => c, 1918 '$' | '%' | '\'' | '-' | '_' | '@' | '~' | '`' | '!' | '(' | ')' | '{' | '}' 1919 | '^' | '#' | '&' => c, 1920 _ => '_', 1921 }; 1922 1923 // 判断是否存在不符合条件的字符 1924 lossy_conv = lossy_conv || c != cp; 1925 1926 // 拷贝字符 1927 dest[dest_len] = c.to_ascii_uppercase() as u8; 1928 dest_len += 1; 1929 } 1930 1931 // 返回结果 1932 return (dest_len as u8, true, lossy_conv); 1933 } 1934 1935 fn fletcher_16_checksum(name: &str) -> u16 { 1936 let mut sum1: u16 = 0; 1937 let mut sum2: u16 = 0; 1938 for c in name.chars() { 1939 sum1 = (sum1 + (c as u16)) % 0xff; 1940 sum2 = (sum1 + sum2) & 0xff; 1941 } 1942 return (sum2 << 8) | sum1; 1943 } 1944 1945 /// @brief 更新生成器的状态 1946 /// 当长目录项不存在的时候，需要调用这个函数来更新生成器的状态 1947 pub fn add_name(&mut self, name: &[u8; 11]) { 1948 // === 判断名称是否严格的完全匹配 1949 if name == &self.name { 1950 self.flags |= Self::IS_EXACT_MATCH; 1951 } 1952 1953 // === 检查是否存在长前缀的格式冲突。对于这样的短目录项名称：(TEXTFI~1.TXT) 1954 // 获取名称前缀 1955 let prefix_len = min(self.basename_len, 6) as usize; 1956 // 获取后缀的那个数字 1957 let num_suffix: Option<u32> = if name[prefix_len] as char == '~' { 1958 (name[prefix_len + 1] as char).to_digit(10) 1959 } else { 1960 None 1961 }; 1962 1963 // 判断扩展名是否匹配 1964 let ext_matches: bool = name[8..] == self.name[8..]; 1965 1966 if name[..prefix_len] == self.name[..prefix_len] // 基础名前缀相同 1967 && num_suffix.is_some() // 基础名具有数字后缀 1968 && ext_matches 1969 // 扩展名相匹配 1970 { 1971 let num = num_suffix.unwrap(); 1972 self.suffix_bitmask |= 1 << num; 1973 } 1974 1975 // === 检查是否存在短前缀+校验和的冲突，文件名形如：(TE021F~1.TXT) 1976 let prefix_len = min(self.basename_len, 2) as usize; 1977 let num_suffix: Option<u32> = if name[prefix_len + 4] as char == '~' { 1978 (name[prefix_len + 1] as char).to_digit(10) 1979 } else { 1980 None 1981 }; 1982 1983 if name[..prefix_len] == self.name[..prefix_len] && num_suffix.is_some() && ext_matches { 1984 // 获取短文件名中的校验码字段 1985 let checksum_result: Result< 1986 Result<u16, core::num::ParseIntError>, 1987 core::str::Utf8Error, 1988 > = core::str::from_utf8(&name[prefix_len..prefix_len + 4]) 1989 .map(|s| u16::from_str_radix(s, 16)); 1990 // 如果校验码相同 1991 if checksum_result == Ok(Ok(self.checksum)) { 1992 let num = num_suffix.unwrap(); 1993 // 置位checksum_bitmask中，基础名末尾数字的对应位 1994 self.checksum_bitmask |= 1 << num; 1995 } 1996 } 1997 } 1998 1999 pub fn generate(&self) -> Result<[u8; 11], SystemError> { 2000 if self.is_dot() || self.is_dotdot() { 2001 return Ok(self.name); 2002 } 2003 2004 // 如果当前名字不存在不合法的字符，且名称被完整拷贝，但是exact match为false，可以认为名称没有冲突，直接返回 2005 if !self.is_lossy() && self.name_fits() && !self.is_exact_match() { 2006 return Ok(self.name); 2007 } 2008 2009 // 尝试使用长前缀（6字符） 2010 for i in 1..5 { 2011 if self.suffix_bitmask & (1 << i) == 0 { 2012 return Ok(self.build_prefixed_name(i as u32, false)); 2013 } 2014 } 2015 2016 // 尝试使用短前缀+校验码 2017 for i in 1..10 { 2018 if self.checksum_bitmask & (1 << i) == 0 { 2019 return Ok(self.build_prefixed_name(i as u32, true)); 2020 } 2021 } 2022 // 由于产生太多的冲突，因此返回错误（“短文件名已经存在”） 2023 return Err(SystemError::EEXIST); 2024 } 2025 2026 pub fn next_iteration(&mut self) { 2027 // 在下一次迭代中，尝试一个不同的校验和 2028 self.checksum = (core::num::Wrapping(self.checksum) + core::num::Wrapping(1)).0; 2029 // 清空bitmask 2030 self.suffix_bitmask = 0; 2031 self.checksum_bitmask = 0; 2032 } 2033 2034 /// @brief 构造具有前缀的短目录项名称 2035 /// 2036 /// @param num 这是第几个重名的前缀名 2037 /// @param with_checksum 前缀名中是否包含校验码 2038 /// 2039 /// @return 构造好的短目录项名称数组 2040 fn build_prefixed_name(&self, num: u32, with_checksum: bool) -> [u8; 11] { 2041 let mut buf: [u8; 11] = [0x20u8; 11]; 2042 let prefix_len: usize = if with_checksum { 2043 let prefix_len: usize = min(self.basename_len as usize, 2); 2044 buf[..prefix_len].copy_from_slice(&self.name[..prefix_len]); 2045 buf[prefix_len..prefix_len + 4].copy_from_slice(&Self::u16_to_u8_array(self.checksum)); 2046 prefix_len + 4 2047 } else { 2048 let prefix_len = min(self.basename_len as usize, 6); 2049 buf[..prefix_len].copy_from_slice(&self.name[..prefix_len]); 2050 prefix_len 2051 }; 2052 2053 buf[prefix_len] = '~' as u8; 2054 buf[prefix_len + 1] = char::from_digit(num, 10).unwrap() as u8; 2055 buf[8..].copy_from_slice(&self.name[8..]); 2056 return buf; 2057 } 2058 2059 /// @brief 将一个u16数字转换为十六进制大写字符串对应的ascii数组。 2060 /// 举例：将x=12345转换为16进制字符串“3039”对应的ascii码数组：[51,48,51,57] 2061 fn u16_to_u8_array(x: u16) -> [u8; 4] { 2062 let c1 = char::from_digit((x as u32 >> 12) & 0xf, 16) 2063 .unwrap() 2064 .to_ascii_uppercase() as u8; 2065 let c2 = char::from_digit((x as u32 >> 8) & 0xf, 16) 2066 .unwrap() 2067 .to_ascii_uppercase() as u8; 2068 let c3 = char::from_digit((x as u32 >> 4) & 0xf, 16) 2069 .unwrap() 2070 .to_ascii_uppercase() as u8; 2071 let c4 = char::from_digit((x as u32 >> 0) & 0xf, 16) 2072 .unwrap() 2073 .to_ascii_uppercase() as u8; 2074 return [c1, c2, c3, c4]; 2075 } 2076 2077 #[inline] 2078 fn is_lossy(&self) -> bool { 2079 return (self.flags & Self::IS_LOSSY) > 0; 2080 } 2081 2082 #[inline] 2083 fn is_exact_match(&self) -> bool { 2084 return (self.flags & Self::IS_EXACT_MATCH) > 0; 2085 } 2086 2087 #[inline] 2088 fn is_dot(&self) -> bool { 2089 return (self.flags & Self::IS_DOT) > 0; 2090 } 2091 2092 #[inline] 2093 fn is_dotdot(&self) -> bool { 2094 return (self.flags & Self::IS_DOTDOT) > 0; 2095 } 2096 2097 #[inline] 2098 fn name_fits(&self) -> bool { 2099 return (self.flags & Self::NAME_FITS) > 0; 2100 } 2101 } 2102 2103 /// 从多个LongName中提取完整文件名字段的提取器 2104 struct LongNameExtractor { 2105 name: Vec<u16>, 2106 checksum: u8, 2107 index: u8, 2108 } 2109 2110 impl LongNameExtractor { 2111 fn new() -> Self { 2112 return LongNameExtractor { 2113 name: Vec::new(), 2114 checksum: 0, 2115 index: 0, 2116 }; 2117 } 2118 2119 /// @brief 提取长目录项的名称 2120 /// @param longname_dentry 长目录项 2121 /// 请注意，必须倒序输入长目录项对象 2122 fn process(&mut self, longname_dentry: LongDirEntry) -> Result<(), SystemError> { 2123 let is_last: bool = longname_dentry.is_last(); 2124 let index: u8 = longname_dentry.ord & 0x1f; 2125 2126 if index == 0 { 2127 self.name.clear(); 2128 return Err(SystemError::EROFS); 2129 } 2130 2131 // 如果是最后一个LongDirEntry，则初始化当前生成器 2132 if is_last { 2133 self.index = index; 2134 self.checksum = longname_dentry.checksum; 2135 self.name 2136 .resize(index as usize * LongDirEntry::LONG_NAME_STR_LEN, 0); 2137 } else if self.index == 0 2138 || index != self.index - 1 2139 || self.checksum != longname_dentry.checksum 2140 { 2141 // 如果当前index为0,或者index不连续，或者是校验和不同，那么认为文件系统损坏，清除生成器的名称字段 2142 // TODO: 对文件系统的变为只读状态状况的拦截 2143 self.name.clear(); 2144 return Err(SystemError::EROFS); 2145 } else { 2146 // 由于dentry倒序输入，因此index是每次减1的 2147 self.index -= 1; 2148 } 2149 2150 let pos: usize = ((index - 1) as usize) * LongDirEntry::LONG_NAME_STR_LEN; 2151 // 将当前目录项的值，拷贝到生成器的数组中 2152 longname_dentry 2153 .copy_name_to_slice(&mut self.name[pos..pos + LongDirEntry::LONG_NAME_STR_LEN])?; 2154 return Ok(()); 2155 } 2156 2157 /// @brief 返回名称的长度 2158 #[inline] 2159 fn len(&self) -> usize { 2160 return self.name.len(); 2161 } 2162 2163 /// @brief 返回抽取得到的名称字符串 2164 fn to_string(&self) -> String { 2165 let mut s = String::from_utf16_lossy(self.name.as_slice()); 2166 // 计算字符串的长度。如果字符串中有\0，那么就截取字符串的前面部分 2167 if let Some(len) = s.find('\u{0}') { 2168 s.truncate(len); 2169 } 2170 return s; 2171 } 2172 2173 /// @brief 判断校验码是否与指定的短目录项的校验码相同 2174 /// 2175 /// @return bool 相同 => true 2176 /// 不同 => false 2177 fn validate_checksum(&self, short_dentry: &ShortDirEntry) -> bool { 2178 return self.checksum == short_dentry.checksum(); 2179 } 2180 } 2181 2182 /// @brief 长目录项生成器 2183 #[derive(Debug)] 2184 struct LongNameEntryGenerator { 2185 name: Vec<u16>, 2186 // 短目录项的校验和 2187 checksum: u8, 2188 // 当前迭代器的索引 2189 idx: u8, 2190 /// 最后一个目录项的索引 2191 last_index: u8, 2192 } 2193 2194 impl LongNameEntryGenerator { 2195 /// @brief 初始化长目录项生成器 2196 /// 2197 /// @param name 长文件名数组 2198 /// @param checksum 短目录项的校验和 2199 pub fn new(name: &str, checksum: u8) -> Self { 2200 let mut name: Vec<u16> = name.chars().map(|c| c as u16).collect(); 2201 2202 let padding_bytes: usize = (13 - (name.len() % 13)) % 13; 2203 // 填充最后一个长目录项的文件名 2204 for i in 0..padding_bytes { 2205 if i == 0 { 2206 name.push(0); 2207 } else { 2208 name.push(0xffff); 2209 } 2210 } 2211 2212 // 先从最后一个长目录项开始生成 2213 let start_index = (name.len() / 13) as u8; 2214 return LongNameEntryGenerator { 2215 name: name, 2216 checksum: checksum, 2217 idx: start_index, 2218 last_index: start_index, 2219 }; 2220 } 2221 2222 /// @brief 返回要生成的长目录项的总数 2223 pub fn num_entries(&self) -> u8 { 2224 return self.last_index + 1; 2225 } 2226 } 2227 2228 impl Iterator for LongNameEntryGenerator { 2229 type Item = LongDirEntry; 2230 2231 fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> { 2232 match self.idx { 2233 0 => { 2234 return None; 2235 } 2236 // 最后一个长目录项 2237 n if n == self.last_index => { 2238 // 最后一个长目录项的ord需要与0x40相或 2239 let ord: u8 = n | 0x40; 2240 let start_idx = ((n - 1) * 13) as usize; 2241 self.idx -= 1; 2242 return Some(LongDirEntry::new( 2243 ord, 2244 &self.name.as_slice()[start_idx..start_idx + 13], 2245 self.checksum, 2246 )); 2247 } 2248 n => { 2249 // 其它的长目录项 2250 let start_idx = ((n - 1) * 13) as usize; 2251 self.idx -= 1; 2252 return Some(LongDirEntry::new( 2253 n, 2254 &self.name.as_slice()[start_idx..start_idx + 13], 2255 self.checksum, 2256 )); 2257 } 2258 } 2259 } 2260 } 2261 2262 #[derive(Debug)] 2263 pub enum FATDirEntryOrShortName { 2264 DirEntry(FATDirEntry), 2265 ShortName([u8; 11]), 2266 } 2267 2268 /// @brief 对FAT目录项的迭代器(基于簇和簇内偏移量) 2269 #[derive(Debug)] 2270 struct FATDirEntryOffsetIter { 2271 /// 当前迭代的偏移量(下一次迭代要返回的值) 2272 current_offset: (Cluster, u64), 2273 /// 截止迭代的位置（end_offset所在的位置也会被迭代器返回) 2274 end_offset: Option<(Cluster, u64)>, 2275 /// 属于的文件系统 2276 fs: Arc<FATFileSystem>, 2277 /// 当前已经迭代了多少次 2278 index: u64, 2279 /// 总共要迭代多少次 2280 len: u64, 2281 /// 如果end_offset不为None，该字段表示“是否已经到达了迭代终点” 2282 fin: bool, 2283 } 2284 2285 impl FATDirEntryOffsetIter { 2286 /// @brief 初始化FAT目录项的迭代器(基于簇和簇内偏移量) 2287 /// 2288 /// @param fs 属于的文件系统 2289 /// @param start 起始偏移量 2290 /// @param len 要迭代的次数 2291 /// @param end_offset 截止迭代的位置（end_offset所在的位置也会被迭代器返回) 2292 /// 2293 /// @return 构建好的迭代器对象 2294 pub fn new( 2295 fs: Arc<FATFileSystem>, 2296 start: (Cluster, u64), 2297 len: u64, 2298 end_offset: Option<(Cluster, u64)>, 2299 ) -> Self { 2300 return FATDirEntryOffsetIter { 2301 current_offset: start, 2302 end_offset, 2303 fs, 2304 index: 0, 2305 len, 2306 fin: false, 2307 }; 2308 } 2309 } 2310 2311 impl Iterator for FATDirEntryOffsetIter { 2312 type Item = (Cluster, u64); 2313 2314 fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> { 2315 if self.index == self.len || self.fin { 2316 return None; 2317 } 2318 2319 let r: (Cluster, u64) = self.current_offset; 2320 // 计算新的字节偏移量 2321 let mut new_offset = r.1 + FATRawDirEntry::DIR_ENTRY_LEN; 2322 let mut new_cluster: Cluster = r.0; 2323 // 越过了当前簇,则获取下一个簇 2324 if new_offset >= self.fs.bytes_per_cluster() { 2325 new_offset %= self.fs.bytes_per_cluster(); 2326 2327 match self.fs.get_fat_entry(new_cluster) { 2328 Ok(FATEntry::Next(c)) => { 2329 new_cluster = c; 2330 } 2331 // 没有下一个簇了 2332 _ => { 2333 self.fin = true; 2334 } 2335 } 2336 } 2337 2338 if let Some(off) = self.end_offset { 2339 // 判断当前簇是否是要求停止搜索的最后一个位置 2340 self.fin = off == self.current_offset; 2341 } 2342 // 更新当前迭代的偏移量 2343 self.current_offset = (new_cluster, new_offset); 2344 self.index += 1; 2345 2346 return Some(r); 2347 } 2348 } 2349 2350 /// @brief 根据磁盘内字节偏移量，读取磁盘，并生成一个FATRawDirEntry对象 2351 pub fn get_raw_dir_entry( 2352 fs: &Arc<FATFileSystem>, 2353 in_disk_bytes_offset: u64, 2354 ) -> Result<FATRawDirEntry, SystemError> { 2355 // 块内偏移量 2356 let blk_offset: u64 = fs.get_in_block_offset(in_disk_bytes_offset); 2357 let lba = fs.get_lba_from_offset( 2358 fs.bytes_to_sector(fs.get_in_partition_bytes_offset(in_disk_bytes_offset)), 2359 ); 2360 2361 // let step1 = fs.get_in_partition_bytes_offset(in_disk_bytes_offset); 2362 // let step2 = fs.bytes_to_sector(step1); 2363 // let lba = fs.get_lba_from_offset(step2); 2364 // kdebug!("step1={step1}, step2={step2}, lba={lba}"); 2365 let mut v: Vec<u8> = Vec::new(); 2366 v.resize(1 * LBA_SIZE, 0); 2367 2368 fs.partition.disk().read_at(lba, 1, &mut v)?; 2369 2370 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v); 2371 // 切换游标到对应位置 2372 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(blk_offset as i64))?; 2373 2374 let dir_0 = cursor.read_u8()?; 2375 2376 match dir_0 { 2377 0x00 => { 2378 return Ok(FATRawDirEntry::FreeRest); 2379 } 2380 0xe5 => { 2381 return Ok(FATRawDirEntry::Free); 2382 } 2383 _ => { 2384 cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(10))?; 2385 let file_attr: FileAttributes = FileAttributes::new(cursor.read_u8()?); 2386 2387 // 指针回到目录项的开始处 2388 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(blk_offset as i64))?; 2389 2390 if file_attr.contains(FileAttributes::LONG_NAME) { 2391 // 当前目录项是一个长目录项 2392 let mut long_dentry = LongDirEntry::default(); 2393 2394 long_dentry.ord = cursor.read_u8()?; 2395 cursor.read_u16_into(&mut long_dentry.name1)?; 2396 long_dentry.file_attrs = FileAttributes::new(cursor.read_u8()?); 2397 long_dentry.dirent_type = cursor.read_u8()?; 2398 long_dentry.checksum = cursor.read_u8()?; 2399 2400 cursor.read_u16_into(&mut long_dentry.name2)?; 2401 long_dentry.first_clus_low = cursor.read_u16()?; 2402 cursor.read_u16_into(&mut long_dentry.name3)?; 2403 2404 return Ok(FATRawDirEntry::Long(long_dentry)); 2405 } else { 2406 // 当前目录项是一个短目录项 2407 let mut short_dentry = ShortDirEntry::default(); 2408 cursor.read_exact(&mut short_dentry.name)?; 2409 2410 short_dentry.attributes = FileAttributes::new(cursor.read_u8()?); 2411 2412 short_dentry.nt_res = cursor.read_u8()?; 2413 short_dentry.crt_time_tenth = cursor.read_u8()?; 2414 short_dentry.crt_time = cursor.read_u16()?; 2415 short_dentry.crt_date = cursor.read_u16()?; 2416 short_dentry.lst_acc_date = cursor.read_u16()?; 2417 short_dentry.fst_clus_hi = cursor.read_u16()?; 2418 short_dentry.wrt_time = cursor.read_u16()?; 2419 short_dentry.wrt_date = cursor.read_u16()?; 2420 short_dentry.fst_clus_lo = cursor.read_u16()?; 2421 short_dentry.file_size = cursor.read_u32()?; 2422 2423 return Ok(FATRawDirEntry::Short(short_dentry)); 2424 } 2425 } 2426 } 2427 } 2428