xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/fat/fs.rs (revision 9fa0e95eeed8630a8a69c874090af2f10e8eee02)
11074eb34SSamuel Dai use alloc::string::ToString;
2b5b571e0SLoGin use core::cmp::Ordering;
32dbef785SGnoCiYeH use core::intrinsics::unlikely;
4004e86ffSlogin use core::{any::Any, fmt::Debug};
52eab6dd7S曾俊 use log::error;
691e9d4abSLoGin use system_error::SystemError;
7004e86ffSlogin 
8004e86ffSlogin use alloc::{
9004e86ffSlogin     collections::BTreeMap,
10004e86ffSlogin     string::String,
11004e86ffSlogin     sync::{Arc, Weak},
12004e86ffSlogin     vec::Vec,
13004e86ffSlogin };
14004e86ffSlogin 
15*9fa0e95eSLoGin use crate::driver::base::block::gendisk::GenDisk;
16c566df45SLoGin use crate::driver::base::device::device_number::DeviceNumber;
171074eb34SSamuel Dai use crate::filesystem::vfs::utils::DName;
18597ecc08STTaq use crate::filesystem::vfs::{Magic, SpecialNodeData, SuperBlock};
192dbef785SGnoCiYeH use crate::ipc::pipe::LockedPipeInode;
20004e86ffSlogin use crate::{
21b087521eSChiichen     driver::base::block::{block_device::LBA_SIZE, disk_info::Partition, SeekFrom},
22004e86ffSlogin     filesystem::vfs::{
2373c607aaSYJwu2023         core::generate_inode_id,
2473c607aaSYJwu2023         file::{FileMode, FilePrivateData},
256b4e7a29SLoGin         syscall::ModeType,
2640609970SGnoCiYeH         FileSystem, FileType, IndexNode, InodeId, Metadata,
27004e86ffSlogin     },
28004e86ffSlogin     libs::{
29004e86ffSlogin         spinlock::{SpinLock, SpinLockGuard},
30004e86ffSlogin         vec_cursor::VecCursor,
31004e86ffSlogin     },
326fc066acSJomo     time::PosixTimeSpec,
33004e86ffSlogin };
34004e86ffSlogin 
352dbef785SGnoCiYeH use super::entry::FATFile;
36004e86ffSlogin use super::{
37004e86ffSlogin     bpb::{BiosParameterBlock, FATType},
38004e86ffSlogin     entry::{FATDir, FATDirEntry, FATDirIter, FATEntry},
39004e86ffSlogin     utils::RESERVED_CLUSTERS,
40004e86ffSlogin };
41004e86ffSlogin 
42597ecc08STTaq const FAT_MAX_NAMELEN: u64 = 255;
43597ecc08STTaq 
44004e86ffSlogin /// FAT32文件系统的最大的文件大小
45004e86ffSlogin pub const MAX_FILE_SIZE: u64 = 0xffff_ffff;
46004e86ffSlogin 
47004e86ffSlogin /// @brief 表示当前簇和上一个簇的关系的结构体
48004e86ffSlogin /// 定义这样一个结构体的原因是,FAT文件系统的文件中,前后两个簇具有关联关系。
49bd70d2d1SLoGin #[allow(dead_code)]
50004e86ffSlogin #[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
51004e86ffSlogin pub struct Cluster {
52004e86ffSlogin     pub cluster_num: u64,
53004e86ffSlogin     pub parent_cluster: u64,
54004e86ffSlogin }
55004e86ffSlogin 
56004e86ffSlogin impl PartialOrd for Cluster {
57004e86ffSlogin     /// @brief 根据当前簇号比较大小
58004e86ffSlogin     fn partial_cmp(&self, other: &Self) -> Option<core::cmp::Ordering> {
59004e86ffSlogin         return self.cluster_num.partial_cmp(&other.cluster_num);
60004e86ffSlogin     }
61004e86ffSlogin }
62004e86ffSlogin 
63004e86ffSlogin impl PartialEq for Cluster {
64004e86ffSlogin     /// @brief 根据当前簇号比较是否相等
65004e86ffSlogin     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
66004e86ffSlogin         self.cluster_num == other.cluster_num
67004e86ffSlogin     }
68004e86ffSlogin }
69004e86ffSlogin 
70004e86ffSlogin impl Eq for Cluster {}
71004e86ffSlogin 
72004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
73004e86ffSlogin pub struct FATFileSystem {
74004e86ffSlogin     /// 当前文件系统所在的分区
75*9fa0e95eSLoGin     pub gendisk: Arc<GenDisk>,
76004e86ffSlogin     /// 当前文件系统的BOPB
77004e86ffSlogin     pub bpb: BiosParameterBlock,
78004e86ffSlogin     /// 当前文件系统的第一个数据扇区(相对分区开始位置)
79004e86ffSlogin     pub first_data_sector: u64,
80004e86ffSlogin     /// 文件系统信息结构体
81004e86ffSlogin     pub fs_info: Arc<LockedFATFsInfo>,
82004e86ffSlogin     /// 文件系统的根inode
83004e86ffSlogin     root_inode: Arc<LockedFATInode>,
84004e86ffSlogin }
85004e86ffSlogin 
86004e86ffSlogin /// FAT文件系统的Inode
87004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
88004e86ffSlogin pub struct LockedFATInode(SpinLock<FATInode>);
89004e86ffSlogin 
90004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
91004e86ffSlogin pub struct LockedFATFsInfo(SpinLock<FATFsInfo>);
92004e86ffSlogin 
93004e86ffSlogin impl LockedFATFsInfo {
94004e86ffSlogin     #[inline]
95004e86ffSlogin     pub fn new(fs_info: FATFsInfo) -> Self {
96004e86ffSlogin         return Self(SpinLock::new(fs_info));
97004e86ffSlogin     }
98004e86ffSlogin }
99004e86ffSlogin 
100004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
101004e86ffSlogin pub struct FATInode {
102004e86ffSlogin     /// 指向父Inode的弱引用
103004e86ffSlogin     parent: Weak<LockedFATInode>,
104004e86ffSlogin     /// 指向自身的弱引用
105004e86ffSlogin     self_ref: Weak<LockedFATInode>,
106004e86ffSlogin     /// 子Inode的B树. 该数据结构用作缓存区。其中,它的key表示inode的名称。
107004e86ffSlogin     /// 请注意,由于FAT的查询过程对大小写不敏感,因此我们选择让key全部是大写的,方便统一操作。
1081074eb34SSamuel Dai     children: BTreeMap<DName, Arc<LockedFATInode>>,
109004e86ffSlogin     /// 当前inode的元数据
110004e86ffSlogin     metadata: Metadata,
111004e86ffSlogin     /// 指向inode所在的文件系统对象的指针
112004e86ffSlogin     fs: Weak<FATFileSystem>,
113004e86ffSlogin 
114004e86ffSlogin     /// 根据不同的Inode类型,创建不同的私有字段
115004e86ffSlogin     inode_type: FATDirEntry,
1162dbef785SGnoCiYeH 
1172dbef785SGnoCiYeH     /// 若该节点是特殊文件节点,该字段则为真正的文件节点
1182dbef785SGnoCiYeH     special_node: Option<SpecialNodeData>,
1191074eb34SSamuel Dai 
1201074eb34SSamuel Dai     /// 目录名
1211074eb34SSamuel Dai     dname: DName,
122004e86ffSlogin }
123004e86ffSlogin 
124004e86ffSlogin impl FATInode {
125004e86ffSlogin     /// @brief 更新当前inode的元数据
126004e86ffSlogin     pub fn update_metadata(&mut self) {
127004e86ffSlogin         // todo: 更新文件的访问时间等信息
128004e86ffSlogin         match &self.inode_type {
129004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(f) | FATDirEntry::VolId(f) => {
130004e86ffSlogin                 self.metadata.size = f.size() as i64;
131004e86ffSlogin             }
132004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => {
133004e86ffSlogin                 self.metadata.size = d.size(&self.fs.upgrade().unwrap().clone()) as i64;
134004e86ffSlogin             }
135004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
1362eab6dd7S曾俊                 error!("update_metadata: Uninitialized FATDirEntry: {:?}", self);
137004e86ffSlogin                 return;
138004e86ffSlogin             }
139004e86ffSlogin         };
140004e86ffSlogin     }
141004e86ffSlogin 
142676b8ef6SMork     fn find(&mut self, name: &str) -> Result<Arc<LockedFATInode>, SystemError> {
143004e86ffSlogin         match &self.inode_type {
144004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => {
1451074eb34SSamuel Dai                 let dname = DName::from(name.to_uppercase());
146004e86ffSlogin                 // 尝试在缓存区查找
1471074eb34SSamuel Dai                 if let Some(entry) = self.children.get(&dname) {
148004e86ffSlogin                     return Ok(entry.clone());
149004e86ffSlogin                 }
150004e86ffSlogin                 // 在缓存区找不到
151004e86ffSlogin                 // 在磁盘查找
152004e86ffSlogin                 let fat_entry: FATDirEntry =
153004e86ffSlogin                     d.find_entry(name, None, None, self.fs.upgrade().unwrap())?;
154004e86ffSlogin                 // 创建新的inode
155004e86ffSlogin                 let entry_inode: Arc<LockedFATInode> = LockedFATInode::new(
1561074eb34SSamuel Dai                     dname.clone(),
157004e86ffSlogin                     self.fs.upgrade().unwrap(),
158004e86ffSlogin                     self.self_ref.clone(),
159004e86ffSlogin                     fat_entry,
160004e86ffSlogin                 );
161004e86ffSlogin                 // 加入缓存区, 由于FAT文件系统的大小写不敏感问题,因此存入缓存区的key应当是全大写的
1621074eb34SSamuel Dai                 self.children.insert(dname, entry_inode.clone());
163004e86ffSlogin                 return Ok(entry_inode);
164004e86ffSlogin             }
165004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
166004e86ffSlogin                 panic!(
167004e86ffSlogin                     "Uninitialized FAT Inode, fs = {:?}, inode={self:?}",
168004e86ffSlogin                     self.fs
169004e86ffSlogin                 )
170004e86ffSlogin             }
171004e86ffSlogin             _ => {
172676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
173004e86ffSlogin             }
174004e86ffSlogin         }
175004e86ffSlogin     }
176004e86ffSlogin }
177004e86ffSlogin 
178004e86ffSlogin impl LockedFATInode {
179004e86ffSlogin     pub fn new(
1801074eb34SSamuel Dai         dname: DName,
181004e86ffSlogin         fs: Arc<FATFileSystem>,
182004e86ffSlogin         parent: Weak<LockedFATInode>,
183004e86ffSlogin         inode_type: FATDirEntry,
184004e86ffSlogin     ) -> Arc<LockedFATInode> {
185004e86ffSlogin         let file_type = if let FATDirEntry::Dir(_) = inode_type {
186004e86ffSlogin             FileType::Dir
187004e86ffSlogin         } else {
188004e86ffSlogin             FileType::File
189004e86ffSlogin         };
190004e86ffSlogin 
191004e86ffSlogin         let inode: Arc<LockedFATInode> = Arc::new(LockedFATInode(SpinLock::new(FATInode {
192b5b571e0SLoGin             parent,
193004e86ffSlogin             self_ref: Weak::default(),
194004e86ffSlogin             children: BTreeMap::new(),
195004e86ffSlogin             fs: Arc::downgrade(&fs),
196b5b571e0SLoGin             inode_type,
197004e86ffSlogin             metadata: Metadata {
198004e86ffSlogin                 dev_id: 0,
199004e86ffSlogin                 inode_id: generate_inode_id(),
200004e86ffSlogin                 size: 0,
201004e86ffSlogin                 blk_size: fs.bpb.bytes_per_sector as usize,
202004e86ffSlogin                 blocks: if let FATType::FAT32(_) = fs.bpb.fat_type {
203004e86ffSlogin                     fs.bpb.total_sectors_32 as usize
204004e86ffSlogin                 } else {
205004e86ffSlogin                     fs.bpb.total_sectors_16 as usize
206004e86ffSlogin                 },
2076fc066acSJomo                 atime: PosixTimeSpec::default(),
2086fc066acSJomo                 mtime: PosixTimeSpec::default(),
2096fc066acSJomo                 ctime: PosixTimeSpec::default(),
210b5b571e0SLoGin                 file_type,
2116b4e7a29SLoGin                 mode: ModeType::from_bits_truncate(0o777),
212004e86ffSlogin                 nlinks: 1,
213004e86ffSlogin                 uid: 0,
214004e86ffSlogin                 gid: 0,
21502343d0bSLoGin                 raw_dev: DeviceNumber::default(),
216004e86ffSlogin             },
2172dbef785SGnoCiYeH             special_node: None,
2181074eb34SSamuel Dai             dname,
219004e86ffSlogin         })));
220004e86ffSlogin 
221004e86ffSlogin         inode.0.lock().self_ref = Arc::downgrade(&inode);
222004e86ffSlogin 
223004e86ffSlogin         inode.0.lock().update_metadata();
224004e86ffSlogin 
225004e86ffSlogin         return inode;
226004e86ffSlogin     }
227004e86ffSlogin }
228004e86ffSlogin 
229004e86ffSlogin /// FsInfo结构体(内存中的一份拷贝,当卸载卷或者sync的时候,把它写入磁盘)
230004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
231004e86ffSlogin pub struct FATFsInfo {
232004e86ffSlogin     /// Lead Signature - must equal 0x41615252
233004e86ffSlogin     lead_sig: u32,
234004e86ffSlogin     /// Value must equal 0x61417272
235004e86ffSlogin     struc_sig: u32,
236004e86ffSlogin     /// 空闲簇数目
237004e86ffSlogin     free_count: u32,
238004e86ffSlogin     /// 第一个空闲簇的位置(不一定准确,仅供加速查找)
239004e86ffSlogin     next_free: u32,
240004e86ffSlogin     /// 0xAA550000
241004e86ffSlogin     trail_sig: u32,
242004e86ffSlogin     /// Dirty flag to flush to disk
243004e86ffSlogin     dirty: bool,
244004e86ffSlogin     /// FsInfo Structure 在磁盘上的字节偏移量
245004e86ffSlogin     /// Not present for FAT12 and FAT16
246004e86ffSlogin     offset: Option<u64>,
247004e86ffSlogin }
248004e86ffSlogin 
249004e86ffSlogin impl FileSystem for FATFileSystem {
250004e86ffSlogin     fn root_inode(&self) -> Arc<dyn crate::filesystem::vfs::IndexNode> {
251004e86ffSlogin         return self.root_inode.clone();
252004e86ffSlogin     }
253004e86ffSlogin 
254004e86ffSlogin     fn info(&self) -> crate::filesystem::vfs::FsInfo {
255004e86ffSlogin         todo!()
256004e86ffSlogin     }
257004e86ffSlogin 
258004e86ffSlogin     /// @brief 本函数用于实现动态转换。
259004e86ffSlogin     /// 具体的文件系统在实现本函数时,最简单的方式就是:直接返回self
260004e86ffSlogin     fn as_any_ref(&self) -> &dyn Any {
261004e86ffSlogin         self
262004e86ffSlogin     }
2631d37ca6dSDonkey Kane 
2641d37ca6dSDonkey Kane     fn name(&self) -> &str {
2651d37ca6dSDonkey Kane         "fat"
2661d37ca6dSDonkey Kane     }
267597ecc08STTaq 
268597ecc08STTaq     fn super_block(&self) -> SuperBlock {
269597ecc08STTaq         SuperBlock::new(
270597ecc08STTaq             Magic::FAT_MAGIC,
271597ecc08STTaq             self.bpb.bytes_per_sector.into(),
272597ecc08STTaq             FAT_MAX_NAMELEN,
273597ecc08STTaq         )
274597ecc08STTaq     }
275004e86ffSlogin }
276004e86ffSlogin 
277004e86ffSlogin impl FATFileSystem {
2782286eda6SWaferJay     /// FAT12允许的最大簇号
2792286eda6SWaferJay     pub const FAT12_MAX_CLUSTER: u32 = 0xFF5;
2802286eda6SWaferJay     /// FAT16允许的最大簇号
2812286eda6SWaferJay     pub const FAT16_MAX_CLUSTER: u32 = 0xFFF5;
2822286eda6SWaferJay     /// FAT32允许的最大簇号
2832286eda6SWaferJay     pub const FAT32_MAX_CLUSTER: u32 = 0x0FFFFFF7;
2842286eda6SWaferJay 
285*9fa0e95eSLoGin     pub fn new(gendisk: Arc<GenDisk>) -> Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> {
286*9fa0e95eSLoGin         let bpb = BiosParameterBlock::new(&gendisk)?;
287004e86ffSlogin         // 从磁盘上读取FAT32文件系统的FsInfo结构体
288004e86ffSlogin         let fs_info: FATFsInfo = match bpb.fat_type {
289004e86ffSlogin             FATType::FAT32(bpb32) => {
290*9fa0e95eSLoGin                 let fs_info_in_gendisk_bytes_offset =
291*9fa0e95eSLoGin                     bpb32.fs_info as usize * bpb.bytes_per_sector as usize;
292004e86ffSlogin                 FATFsInfo::new(
293*9fa0e95eSLoGin                     &gendisk,
294*9fa0e95eSLoGin                     fs_info_in_gendisk_bytes_offset,
295004e86ffSlogin                     bpb.bytes_per_sector as usize,
296004e86ffSlogin                 )?
297004e86ffSlogin             }
298004e86ffSlogin             _ => FATFsInfo::default(),
299004e86ffSlogin         };
300004e86ffSlogin 
301004e86ffSlogin         // 根目录项占用的扇区数(向上取整)
302004e86ffSlogin         let root_dir_sectors: u64 = ((bpb.root_entries_cnt as u64 * 32)
303004e86ffSlogin             + (bpb.bytes_per_sector as u64 - 1))
304004e86ffSlogin             / (bpb.bytes_per_sector as u64);
305004e86ffSlogin 
306004e86ffSlogin         // FAT表大小(单位:扇区)
307004e86ffSlogin         let fat_size = if bpb.fat_size_16 != 0 {
308004e86ffSlogin             bpb.fat_size_16 as u64
309004e86ffSlogin         } else {
310004e86ffSlogin             match bpb.fat_type {
311004e86ffSlogin                 FATType::FAT32(x) => x.fat_size_32 as u64,
312004e86ffSlogin                 _ => {
3132eab6dd7S曾俊                     error!("FAT12 and FAT16 volumes should have non-zero BPB_FATSz16");
314676b8ef6SMork                     return Err(SystemError::EINVAL);
315004e86ffSlogin                 }
316004e86ffSlogin             }
317004e86ffSlogin         };
318004e86ffSlogin 
319004e86ffSlogin         let first_data_sector =
320004e86ffSlogin             bpb.rsvd_sec_cnt as u64 + (bpb.num_fats as u64 * fat_size) + root_dir_sectors;
321004e86ffSlogin 
322004e86ffSlogin         // 创建文件系统的根节点
323004e86ffSlogin         let root_inode: Arc<LockedFATInode> = Arc::new(LockedFATInode(SpinLock::new(FATInode {
324004e86ffSlogin             parent: Weak::default(),
325004e86ffSlogin             self_ref: Weak::default(),
326004e86ffSlogin             children: BTreeMap::new(),
327004e86ffSlogin             fs: Weak::default(),
328004e86ffSlogin             inode_type: FATDirEntry::UnInit,
329004e86ffSlogin             metadata: Metadata {
330004e86ffSlogin                 dev_id: 0,
331004e86ffSlogin                 inode_id: generate_inode_id(),
332004e86ffSlogin                 size: 0,
333004e86ffSlogin                 blk_size: bpb.bytes_per_sector as usize,
334004e86ffSlogin                 blocks: if let FATType::FAT32(_) = bpb.fat_type {
335004e86ffSlogin                     bpb.total_sectors_32 as usize
336004e86ffSlogin                 } else {
337004e86ffSlogin                     bpb.total_sectors_16 as usize
338004e86ffSlogin                 },
3396fc066acSJomo                 atime: PosixTimeSpec::default(),
3406fc066acSJomo                 mtime: PosixTimeSpec::default(),
3416fc066acSJomo                 ctime: PosixTimeSpec::default(),
342004e86ffSlogin                 file_type: FileType::Dir,
3436b4e7a29SLoGin                 mode: ModeType::from_bits_truncate(0o777),
344004e86ffSlogin                 nlinks: 1,
345004e86ffSlogin                 uid: 0,
346004e86ffSlogin                 gid: 0,
34702343d0bSLoGin                 raw_dev: DeviceNumber::default(),
348004e86ffSlogin             },
3492dbef785SGnoCiYeH             special_node: None,
3501074eb34SSamuel Dai             dname: DName::default(),
351004e86ffSlogin         })));
352004e86ffSlogin 
353004e86ffSlogin         let result: Arc<FATFileSystem> = Arc::new(FATFileSystem {
354*9fa0e95eSLoGin             gendisk,
355004e86ffSlogin             bpb,
356004e86ffSlogin             first_data_sector,
357004e86ffSlogin             fs_info: Arc::new(LockedFATFsInfo::new(fs_info)),
358b5b571e0SLoGin             root_inode,
359004e86ffSlogin         });
360004e86ffSlogin 
361004e86ffSlogin         // 对root inode加锁,并继续完成初始化工作
362004e86ffSlogin         let mut root_guard: SpinLockGuard<FATInode> = result.root_inode.0.lock();
363004e86ffSlogin         root_guard.inode_type = FATDirEntry::Dir(result.root_dir());
364004e86ffSlogin         root_guard.parent = Arc::downgrade(&result.root_inode);
365004e86ffSlogin         root_guard.self_ref = Arc::downgrade(&result.root_inode);
366004e86ffSlogin         root_guard.fs = Arc::downgrade(&result);
367004e86ffSlogin         // 释放锁
368004e86ffSlogin         drop(root_guard);
369004e86ffSlogin 
370004e86ffSlogin         return Ok(result);
371004e86ffSlogin     }
372004e86ffSlogin 
373004e86ffSlogin     /// @brief 计算每个簇有多少个字节
374004e86ffSlogin     #[inline]
375004e86ffSlogin     pub fn bytes_per_cluster(&self) -> u64 {
376004e86ffSlogin         return (self.bpb.bytes_per_sector as u64) * (self.bpb.sector_per_cluster as u64);
377004e86ffSlogin     }
378004e86ffSlogin 
379004e86ffSlogin     /// @brief 读取当前簇在FAT表中存储的信息
380004e86ffSlogin     ///
381004e86ffSlogin     /// @param cluster 当前簇
382004e86ffSlogin     ///
383004e86ffSlogin     /// @return Ok(FATEntry) 当前簇在FAT表中,存储的信息。(详情见FATEntry的注释)
384676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 错误码
385676b8ef6SMork     pub fn get_fat_entry(&self, cluster: Cluster) -> Result<FATEntry, SystemError> {
386004e86ffSlogin         let current_cluster = cluster.cluster_num;
3876d81180bSLoGin         if current_cluster < 2 {
3886d81180bSLoGin             // 0号簇和1号簇是保留簇,不允许用户使用
3896d81180bSLoGin             return Err(SystemError::EINVAL);
3906d81180bSLoGin         }
391004e86ffSlogin 
392004e86ffSlogin         let fat_type: FATType = self.bpb.fat_type;
393004e86ffSlogin         // 获取FAT表的起始扇区(相对分区起始扇区的偏移量)
394004e86ffSlogin         let fat_start_sector = self.fat_start_sector();
395004e86ffSlogin         let bytes_per_sec = self.bpb.bytes_per_sector as u64;
396004e86ffSlogin 
397004e86ffSlogin         // cluster对应的FAT表项在分区内的字节偏移量
398004e86ffSlogin         let fat_bytes_offset =
399004e86ffSlogin             fat_type.get_fat_bytes_offset(cluster, fat_start_sector, bytes_per_sec);
400004e86ffSlogin 
401*9fa0e95eSLoGin         // FAT表项所在的分区内LBA地址
402*9fa0e95eSLoGin         let fat_ent_lba = fat_bytes_offset / LBA_SIZE as u64;
403004e86ffSlogin 
404004e86ffSlogin         // FAT表项在逻辑块内的字节偏移量
405004e86ffSlogin         let blk_offset = self.get_in_block_offset(fat_bytes_offset);
406004e86ffSlogin 
407b5b571e0SLoGin         let mut v: Vec<u8> = vec![0; self.bpb.bytes_per_sector as usize];
408*9fa0e95eSLoGin         self.gendisk.read_at(&mut v, fat_ent_lba as usize)?;
409004e86ffSlogin 
410004e86ffSlogin         let mut cursor = VecCursor::new(v);
411004e86ffSlogin         cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(blk_offset as i64))?;
412004e86ffSlogin 
413004e86ffSlogin         let res: FATEntry = match self.bpb.fat_type {
414004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) => {
415004e86ffSlogin                 let mut entry = cursor.read_u16()?;
416004e86ffSlogin                 // 由于FAT12文件系统的FAT表,每个entry占用1.5字节,因此奇数的簇需要取高12位的值。
417004e86ffSlogin                 if (current_cluster & 1) > 0 {
418004e86ffSlogin                     entry >>= 4;
419004e86ffSlogin                 } else {
420004e86ffSlogin                     entry &= 0x0fff;
421004e86ffSlogin                 }
422004e86ffSlogin 
423004e86ffSlogin                 if entry == 0 {
424004e86ffSlogin                     FATEntry::Unused
425004e86ffSlogin                 } else if entry == 0x0ff7 {
426004e86ffSlogin                     FATEntry::Bad
427004e86ffSlogin                 } else if entry >= 0x0ff8 {
428004e86ffSlogin                     FATEntry::EndOfChain
429004e86ffSlogin                 } else {
430004e86ffSlogin                     FATEntry::Next(Cluster {
431004e86ffSlogin                         cluster_num: entry as u64,
432004e86ffSlogin                         parent_cluster: current_cluster,
433004e86ffSlogin                     })
434004e86ffSlogin                 }
435004e86ffSlogin             }
436004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
437004e86ffSlogin                 let entry = cursor.read_u16()?;
438004e86ffSlogin 
439004e86ffSlogin                 if entry == 0 {
440004e86ffSlogin                     FATEntry::Unused
441004e86ffSlogin                 } else if entry == 0xfff7 {
442004e86ffSlogin                     FATEntry::Bad
443004e86ffSlogin                 } else if entry >= 0xfff8 {
444004e86ffSlogin                     FATEntry::EndOfChain
445004e86ffSlogin                 } else {
446004e86ffSlogin                     FATEntry::Next(Cluster {
447004e86ffSlogin                         cluster_num: entry as u64,
448004e86ffSlogin                         parent_cluster: current_cluster,
449004e86ffSlogin                     })
450004e86ffSlogin                 }
451004e86ffSlogin             }
452004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
453004e86ffSlogin                 let entry = cursor.read_u32()? & 0x0fffffff;
454004e86ffSlogin 
455004e86ffSlogin                 match entry {
456b5b571e0SLoGin                     _n if (0x0ffffff7..=0x0fffffff).contains(&current_cluster) => {
457004e86ffSlogin                         // 当前簇号不是一个能被获得的簇(可能是文件系统出错了)
4582eab6dd7S曾俊                         error!("FAT32 get fat entry: current cluster number [{}] is not an allocatable cluster number.", current_cluster);
459004e86ffSlogin                         FATEntry::Bad
460004e86ffSlogin                     }
461004e86ffSlogin                     0 => FATEntry::Unused,
462004e86ffSlogin                     0x0ffffff7 => FATEntry::Bad,
463004e86ffSlogin                     0x0ffffff8..=0x0fffffff => FATEntry::EndOfChain,
464004e86ffSlogin                     _n => FATEntry::Next(Cluster {
465004e86ffSlogin                         cluster_num: entry as u64,
466004e86ffSlogin                         parent_cluster: current_cluster,
467004e86ffSlogin                     }),
468004e86ffSlogin                 }
469004e86ffSlogin             }
470004e86ffSlogin         };
471004e86ffSlogin         return Ok(res);
472004e86ffSlogin     }
473004e86ffSlogin 
474004e86ffSlogin     /// @brief 读取当前簇在FAT表中存储的信息(直接返回读取到的值,而不加处理)
475004e86ffSlogin     ///
476004e86ffSlogin     /// @param cluster 当前簇
477004e86ffSlogin     ///
478004e86ffSlogin     /// @return Ok(u64) 当前簇在FAT表中,存储的信息。
479676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 错误码
480676b8ef6SMork     pub fn get_fat_entry_raw(&self, cluster: Cluster) -> Result<u64, SystemError> {
481004e86ffSlogin         let current_cluster = cluster.cluster_num;
482004e86ffSlogin 
483004e86ffSlogin         let fat_type: FATType = self.bpb.fat_type;
484004e86ffSlogin         // 获取FAT表的起始扇区(相对分区起始扇区的偏移量)
485004e86ffSlogin         let fat_start_sector = self.fat_start_sector();
486004e86ffSlogin         let bytes_per_sec = self.bpb.bytes_per_sector as u64;
487004e86ffSlogin 
488004e86ffSlogin         // cluster对应的FAT表项在分区内的字节偏移量
489004e86ffSlogin         let fat_bytes_offset =
490004e86ffSlogin             fat_type.get_fat_bytes_offset(cluster, fat_start_sector, bytes_per_sec);
491004e86ffSlogin 
492*9fa0e95eSLoGin         // FAT表项所在的分区内LBA地址
493*9fa0e95eSLoGin         let fat_ent_lba = self.gendisk_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(fat_bytes_offset));
494004e86ffSlogin 
495004e86ffSlogin         // FAT表项在逻辑块内的字节偏移量
496004e86ffSlogin         let blk_offset = self.get_in_block_offset(fat_bytes_offset);
497004e86ffSlogin 
498b5b571e0SLoGin         let mut v: Vec<u8> = vec![0; self.bpb.bytes_per_sector as usize];
499*9fa0e95eSLoGin         self.gendisk.read_at(&mut v, fat_ent_lba)?;
500004e86ffSlogin 
501004e86ffSlogin         let mut cursor = VecCursor::new(v);
502004e86ffSlogin         cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(blk_offset as i64))?;
503004e86ffSlogin 
504004e86ffSlogin         let res = match self.bpb.fat_type {
505004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) => {
506004e86ffSlogin                 let mut entry = cursor.read_u16()?;
507004e86ffSlogin                 entry = if (current_cluster & 0x0001) > 0 {
508004e86ffSlogin                     entry >> 4
509004e86ffSlogin                 } else {
510004e86ffSlogin                     entry & 0x0fff
511004e86ffSlogin                 };
512004e86ffSlogin                 entry as u64
513004e86ffSlogin             }
514004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
515004e86ffSlogin                 let entry = (cursor.read_u16()?) as u64;
516004e86ffSlogin                 entry
517004e86ffSlogin             }
518004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
519004e86ffSlogin                 let entry = cursor.read_u32()? & 0x0fff_ffff;
520004e86ffSlogin                 entry as u64
521004e86ffSlogin             }
522004e86ffSlogin         };
523004e86ffSlogin 
524004e86ffSlogin         return Ok(res);
525004e86ffSlogin     }
526004e86ffSlogin 
527*9fa0e95eSLoGin     /// @brief 获取当前文件系统的root inode,在分区内的字节偏移量
528004e86ffSlogin     pub fn root_dir_bytes_offset(&self) -> u64 {
529004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
530004e86ffSlogin             FATType::FAT32(s) => {
531004e86ffSlogin                 let first_sec_cluster: u64 = (s.root_cluster as u64 - 2)
532004e86ffSlogin                     * (self.bpb.sector_per_cluster as u64)
533004e86ffSlogin                     + self.first_data_sector;
534*9fa0e95eSLoGin                 return (self.gendisk_lba_from_offset(first_sec_cluster) * LBA_SIZE) as u64;
535004e86ffSlogin             }
536004e86ffSlogin             _ => {
537004e86ffSlogin                 let root_sec = (self.bpb.rsvd_sec_cnt as u64)
538004e86ffSlogin                     + (self.bpb.num_fats as u64) * (self.bpb.fat_size_16 as u64);
539*9fa0e95eSLoGin                 return (self.gendisk_lba_from_offset(root_sec) * LBA_SIZE) as u64;
540004e86ffSlogin             }
541004e86ffSlogin         }
542004e86ffSlogin     }
543004e86ffSlogin 
544*9fa0e95eSLoGin     /// @brief 获取当前文件系统的根目录项区域的结束位置,在分区内的字节偏移量。
545004e86ffSlogin     /// 请注意,当前函数只对FAT12/FAT16生效。对于FAT32,返回None
546004e86ffSlogin     pub fn root_dir_end_bytes_offset(&self) -> Option<u64> {
547004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
548004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) | FATType::FAT16(_) => {
549004e86ffSlogin                 return Some(
550004e86ffSlogin                     self.root_dir_bytes_offset() + (self.bpb.root_entries_cnt as u64) * 32,
551004e86ffSlogin                 );
552004e86ffSlogin             }
553004e86ffSlogin             _ => {
554004e86ffSlogin                 return None;
555004e86ffSlogin             }
556004e86ffSlogin         }
557004e86ffSlogin     }
558004e86ffSlogin 
559*9fa0e95eSLoGin     /// 获取簇在分区内的字节偏移量
560004e86ffSlogin     pub fn cluster_bytes_offset(&self, cluster: Cluster) -> u64 {
561004e86ffSlogin         if cluster.cluster_num >= 2 {
562004e86ffSlogin             // 指定簇的第一个扇区号
563004e86ffSlogin             let first_sec_of_cluster = (cluster.cluster_num - 2)
564004e86ffSlogin                 * (self.bpb.sector_per_cluster as u64)
565004e86ffSlogin                 + self.first_data_sector;
566*9fa0e95eSLoGin             return first_sec_of_cluster * (self.bpb.bytes_per_sector as u64);
567004e86ffSlogin         } else {
568004e86ffSlogin             return 0;
569004e86ffSlogin         }
570004e86ffSlogin     }
571004e86ffSlogin 
572004e86ffSlogin     /// @brief 获取一个空闲簇
573004e86ffSlogin     ///
574004e86ffSlogin     /// @param prev_cluster 簇链的前一个簇。本函数将会把新获取的簇,连接到它的后面。
575004e86ffSlogin     ///
576004e86ffSlogin     /// @return Ok(Cluster) 新获取的空闲簇
577676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 错误码
578676b8ef6SMork     pub fn allocate_cluster(&self, prev_cluster: Option<Cluster>) -> Result<Cluster, SystemError> {
579004e86ffSlogin         let end_cluster: Cluster = self.max_cluster_number();
580004e86ffSlogin         let start_cluster: Cluster = match self.bpb.fat_type {
581004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
582b5b571e0SLoGin                 let next_free: u64 = self.fs_info.0.lock().next_free().unwrap_or(0xffffffff);
583004e86ffSlogin                 if next_free < end_cluster.cluster_num {
584004e86ffSlogin                     Cluster::new(next_free)
585004e86ffSlogin                 } else {
586004e86ffSlogin                     Cluster::new(RESERVED_CLUSTERS as u64)
587004e86ffSlogin                 }
588004e86ffSlogin             }
589004e86ffSlogin             _ => Cluster::new(RESERVED_CLUSTERS as u64),
590004e86ffSlogin         };
591004e86ffSlogin 
592004e86ffSlogin         // 寻找一个空的簇
593004e86ffSlogin         let free_cluster: Cluster = match self.get_free_cluster(start_cluster, end_cluster) {
594004e86ffSlogin             Ok(c) => c,
595004e86ffSlogin             Err(_) if start_cluster.cluster_num > RESERVED_CLUSTERS as u64 => {
596004e86ffSlogin                 self.get_free_cluster(Cluster::new(RESERVED_CLUSTERS as u64), end_cluster)?
597004e86ffSlogin             }
598004e86ffSlogin             Err(e) => return Err(e),
599004e86ffSlogin         };
600004e86ffSlogin 
601004e86ffSlogin         self.set_entry(free_cluster, FATEntry::EndOfChain)?;
602004e86ffSlogin         // 减少空闲簇计数
603004e86ffSlogin         self.fs_info.0.lock().update_free_count_delta(-1);
604004e86ffSlogin         // 更新搜索空闲簇的参考量
605004e86ffSlogin         self.fs_info
606004e86ffSlogin             .0
607004e86ffSlogin             .lock()
608004e86ffSlogin             .update_next_free((free_cluster.cluster_num + 1) as u32);
609004e86ffSlogin 
610004e86ffSlogin         // 如果这个空闲簇不是簇链的第一个簇,那么把当前簇跟前一个簇连上。
611004e86ffSlogin         if let Some(prev_cluster) = prev_cluster {
6122eab6dd7S曾俊             // debug!("set entry, prev ={prev_cluster:?}, next = {free_cluster:?}");
613004e86ffSlogin             self.set_entry(prev_cluster, FATEntry::Next(free_cluster))?;
614004e86ffSlogin         }
615004e86ffSlogin         // 清空新获取的这个簇
616004e86ffSlogin         self.zero_cluster(free_cluster)?;
617004e86ffSlogin         return Ok(free_cluster);
618004e86ffSlogin     }
619004e86ffSlogin 
620004e86ffSlogin     /// @brief 释放簇链上的所有簇
621004e86ffSlogin     ///
622004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 簇链的第一个簇
623676b8ef6SMork     pub fn deallocate_cluster_chain(&self, start_cluster: Cluster) -> Result<(), SystemError> {
624004e86ffSlogin         let clusters: Vec<Cluster> = self.clusters(start_cluster);
625004e86ffSlogin         for c in clusters {
626004e86ffSlogin             self.deallocate_cluster(c)?;
627004e86ffSlogin         }
628004e86ffSlogin         return Ok(());
629004e86ffSlogin     }
630004e86ffSlogin 
631004e86ffSlogin     /// @brief 释放簇
632004e86ffSlogin     ///
633004e86ffSlogin     /// @param 要释放的簇
634676b8ef6SMork     pub fn deallocate_cluster(&self, cluster: Cluster) -> Result<(), SystemError> {
635004e86ffSlogin         let entry: FATEntry = self.get_fat_entry(cluster)?;
636004e86ffSlogin         // 如果不是坏簇
637004e86ffSlogin         if entry != FATEntry::Bad {
638004e86ffSlogin             self.set_entry(cluster, FATEntry::Unused)?;
639004e86ffSlogin             self.fs_info.0.lock().update_free_count_delta(1);
640004e86ffSlogin             // 安全选项:清空被释放的簇
641bd70d2d1SLoGin             #[cfg(feature = "fatfs-secure")]
642004e86ffSlogin             self.zero_cluster(cluster)?;
643004e86ffSlogin             return Ok(());
644004e86ffSlogin         } else {
645004e86ffSlogin             // 不能释放坏簇
6462eab6dd7S曾俊             error!("Bad clusters cannot be freed.");
647676b8ef6SMork             return Err(SystemError::EFAULT);
648004e86ffSlogin         }
649004e86ffSlogin     }
650004e86ffSlogin 
651004e86ffSlogin     /// @brief 获取文件系统的根目录项
652004e86ffSlogin     pub fn root_dir(&self) -> FATDir {
653004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
654004e86ffSlogin             FATType::FAT32(s) => {
655004e86ffSlogin                 return FATDir {
656004e86ffSlogin                     first_cluster: Cluster::new(s.root_cluster as u64),
657004e86ffSlogin                     dir_name: String::from("/"),
658004e86ffSlogin                     root_offset: None,
659004e86ffSlogin                     short_dir_entry: None,
660004e86ffSlogin                     loc: None,
661004e86ffSlogin                 };
662004e86ffSlogin             }
663004e86ffSlogin             _ => FATDir {
664004e86ffSlogin                 first_cluster: Cluster::new(0),
665004e86ffSlogin                 dir_name: String::from("/"),
666004e86ffSlogin                 root_offset: Some(self.root_dir_bytes_offset()),
667004e86ffSlogin                 short_dir_entry: None,
668004e86ffSlogin                 loc: None,
669004e86ffSlogin             },
670004e86ffSlogin         }
671004e86ffSlogin     }
672004e86ffSlogin 
673004e86ffSlogin     /// @brief 获取FAT表的起始扇区(相对分区起始扇区的偏移量)
674004e86ffSlogin     pub fn fat_start_sector(&self) -> u64 {
675004e86ffSlogin         let active_fat = self.active_fat();
676004e86ffSlogin         let fat_size = self.fat_size();
677004e86ffSlogin         return self.bpb.rsvd_sec_cnt as u64 + active_fat * fat_size;
678004e86ffSlogin     }
679004e86ffSlogin 
680004e86ffSlogin     /// @brief 获取当前活动的FAT表
681004e86ffSlogin     pub fn active_fat(&self) -> u64 {
682004e86ffSlogin         if self.mirroring_enabled() {
683004e86ffSlogin             return 0;
684004e86ffSlogin         } else {
685004e86ffSlogin             match self.bpb.fat_type {
686004e86ffSlogin                 FATType::FAT32(bpb32) => {
687004e86ffSlogin                     return (bpb32.ext_flags & 0x0f) as u64;
688004e86ffSlogin                 }
689004e86ffSlogin                 _ => {
690004e86ffSlogin                     return 0;
691004e86ffSlogin                 }
692004e86ffSlogin             }
693004e86ffSlogin         }
694004e86ffSlogin     }
695004e86ffSlogin 
696004e86ffSlogin     /// @brief 获取当前文件系统的每个FAT表的大小
697004e86ffSlogin     pub fn fat_size(&self) -> u64 {
698004e86ffSlogin         if self.bpb.fat_size_16 != 0 {
699004e86ffSlogin             return self.bpb.fat_size_16 as u64;
700004e86ffSlogin         } else {
701004e86ffSlogin             match self.bpb.fat_type {
702004e86ffSlogin                 FATType::FAT32(bpb32) => {
703004e86ffSlogin                     return bpb32.fat_size_32 as u64;
704004e86ffSlogin                 }
705004e86ffSlogin 
706004e86ffSlogin                 _ => {
707004e86ffSlogin                     panic!("FAT12 and FAT16 volumes should have non-zero BPB_FATSz16");
708004e86ffSlogin                 }
709004e86ffSlogin             }
710004e86ffSlogin         }
711004e86ffSlogin     }
712004e86ffSlogin 
713004e86ffSlogin     /// @brief 判断当前文件系统是否启用了FAT表镜像
714004e86ffSlogin     pub fn mirroring_enabled(&self) -> bool {
715004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
716004e86ffSlogin             FATType::FAT32(bpb32) => {
717004e86ffSlogin                 return (bpb32.ext_flags & 0x80) == 0;
718004e86ffSlogin             }
719004e86ffSlogin             _ => {
720004e86ffSlogin                 return false;
721004e86ffSlogin             }
722004e86ffSlogin         }
723004e86ffSlogin     }
724004e86ffSlogin 
725*9fa0e95eSLoGin     /// 获取分区内的扇区偏移量
726004e86ffSlogin     #[inline]
727*9fa0e95eSLoGin     pub fn gendisk_lba_from_offset(&self, in_partition_sec_offset: u64) -> usize {
728*9fa0e95eSLoGin         return (in_partition_sec_offset * (self.bpb.bytes_per_sector as u64 / LBA_SIZE as u64))
729004e86ffSlogin             as usize;
730004e86ffSlogin     }
731004e86ffSlogin 
732004e86ffSlogin     /// @brief 获取每个扇区占用多少个LBA
733004e86ffSlogin     #[inline]
734004e86ffSlogin     pub fn lba_per_sector(&self) -> usize {
735004e86ffSlogin         return self.bpb.bytes_per_sector as usize / LBA_SIZE;
736004e86ffSlogin     }
737004e86ffSlogin 
738004e86ffSlogin     /// @brief 将分区内字节偏移量转换为扇区偏移量
739004e86ffSlogin     #[inline]
740004e86ffSlogin     pub fn bytes_to_sector(&self, in_partition_bytes_offset: u64) -> u64 {
741004e86ffSlogin         return in_partition_bytes_offset / (self.bpb.bytes_per_sector as u64);
742004e86ffSlogin     }
743004e86ffSlogin 
744004e86ffSlogin     /// @brief 根据字节偏移量计算在逻辑块内的字节偏移量
745004e86ffSlogin     #[inline]
746004e86ffSlogin     pub fn get_in_block_offset(&self, bytes_offset: u64) -> u64 {
747004e86ffSlogin         return bytes_offset % LBA_SIZE as u64;
748004e86ffSlogin     }
749004e86ffSlogin 
750004e86ffSlogin     /// @brief 获取在FAT表中,以start_cluster开头的FAT链的所有簇的信息
751004e86ffSlogin     ///
752004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 整个FAT链的起始簇号
753004e86ffSlogin     pub fn clusters(&self, start_cluster: Cluster) -> Vec<Cluster> {
754004e86ffSlogin         return self.cluster_iter(start_cluster).collect();
755004e86ffSlogin     }
756004e86ffSlogin 
757004e86ffSlogin     /// @brief 获取在FAT表中,以start_cluster开头的FAT链的长度(总计经过多少个簇)
758004e86ffSlogin     ///
759004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 整个FAT链的起始簇号
760004e86ffSlogin     pub fn num_clusters_chain(&self, start_cluster: Cluster) -> u64 {
761004e86ffSlogin         return self
762004e86ffSlogin             .cluster_iter(start_cluster)
763004e86ffSlogin             .fold(0, |size, _cluster| size + 1);
764004e86ffSlogin     }
765004e86ffSlogin     /// @brief 获取一个簇迭代器对象
766004e86ffSlogin     ///
767004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 整个FAT链的起始簇号
768004e86ffSlogin     fn cluster_iter(&self, start_cluster: Cluster) -> ClusterIter {
769004e86ffSlogin         return ClusterIter {
770004e86ffSlogin             current_cluster: Some(start_cluster),
771004e86ffSlogin             fs: self,
772004e86ffSlogin         };
773004e86ffSlogin     }
774004e86ffSlogin 
775004e86ffSlogin     /// @brief 获取从start_cluster开始的簇链中,第n个簇的信息。(请注意,下标从0开始)
776004e86ffSlogin     #[inline]
777004e86ffSlogin     pub fn get_cluster_by_relative(&self, start_cluster: Cluster, n: usize) -> Option<Cluster> {
778b5b571e0SLoGin         return self.cluster_iter(start_cluster).nth(n);
779004e86ffSlogin     }
780004e86ffSlogin 
781004e86ffSlogin     /// @brief 获取整个簇链的最后一个簇
782004e86ffSlogin     #[inline]
783004e86ffSlogin     pub fn get_last_cluster(&self, start_cluster: Cluster) -> Option<Cluster> {
784004e86ffSlogin         return self.cluster_iter(start_cluster).last();
785004e86ffSlogin     }
786004e86ffSlogin 
787004e86ffSlogin     /// @brief 判断FAT文件系统的shut bit是否正常。
788004e86ffSlogin     /// shut bit 表示文件系统是否正常卸载。如果这一位是1,则表示这个卷是“干净的”
789004e86ffSlogin     /// 参考资料:https://thestarman.pcministry.com/DOS/DirtyShutdownFlag.html
790004e86ffSlogin     ///
791004e86ffSlogin     /// @return Ok(true) 正常
792004e86ffSlogin     /// @return Ok(false) 不正常
793676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 在判断时发生错误
79491e9d4abSLoGin     #[allow(dead_code)]
795676b8ef6SMork     pub fn is_shut_bit_ok(&mut self) -> Result<bool, SystemError> {
796004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
797004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
798004e86ffSlogin                 // 对于FAT32, error bit位于第一个扇区的第8字节。
799004e86ffSlogin                 let bit = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? & 0x0800_0000;
800004e86ffSlogin                 return Ok(bit > 0);
801004e86ffSlogin             }
802004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
803004e86ffSlogin                 let bit = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? & 0x8000;
804004e86ffSlogin                 return Ok(bit > 0);
805004e86ffSlogin             }
806004e86ffSlogin             _ => return Ok(true),
807004e86ffSlogin         }
808004e86ffSlogin     }
809004e86ffSlogin 
810004e86ffSlogin     /// @brief 判断FAT文件系统的hard error bit是否正常。
811004e86ffSlogin     /// 如果此位为0,则文件系统驱动程序在上次安装卷时遇到磁盘 I/O 错误,这表明
812004e86ffSlogin     /// 卷上的某些扇区可能已损坏。
813004e86ffSlogin     /// 参考资料:https://thestarman.pcministry.com/DOS/DirtyShutdownFlag.html
814004e86ffSlogin     ///
815004e86ffSlogin     /// @return Ok(true) 正常
816004e86ffSlogin     /// @return Ok(false) 不正常
817676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 在判断时发生错误
818676b8ef6SMork     pub fn is_hard_error_bit_ok(&mut self) -> Result<bool, SystemError> {
819004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
820004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
821004e86ffSlogin                 let bit = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? & 0x0400_0000;
822004e86ffSlogin                 return Ok(bit > 0);
823004e86ffSlogin             }
824004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
825004e86ffSlogin                 let bit = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? & 0x4000;
826004e86ffSlogin                 return Ok(bit > 0);
827004e86ffSlogin             }
828004e86ffSlogin             _ => return Ok(true),
829004e86ffSlogin         }
830004e86ffSlogin     }
831004e86ffSlogin 
832004e86ffSlogin     /// @brief 设置文件系统的shut bit为正常状态
833004e86ffSlogin     /// 参考资料:https://thestarman.pcministry.com/DOS/DirtyShutdownFlag.html
834004e86ffSlogin     ///
835004e86ffSlogin     /// @return Ok(()) 设置成功
836676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 在设置过程中,出现错误
837676b8ef6SMork     pub fn set_shut_bit_ok(&mut self) -> Result<(), SystemError> {
838004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
839004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
840004e86ffSlogin                 let raw_entry = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? | 0x0800_0000;
841004e86ffSlogin                 self.set_entry(Cluster::new(1), FATEntry::Next(Cluster::new(raw_entry)))?;
842004e86ffSlogin 
843004e86ffSlogin                 return Ok(());
844004e86ffSlogin             }
845004e86ffSlogin 
846004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
847004e86ffSlogin                 let raw_entry = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? | 0x8000;
848004e86ffSlogin                 self.set_entry(Cluster::new(1), FATEntry::Next(Cluster::new(raw_entry)))?;
849004e86ffSlogin                 return Ok(());
850004e86ffSlogin             }
851004e86ffSlogin             _ => return Ok(()),
852004e86ffSlogin         }
853004e86ffSlogin     }
854004e86ffSlogin 
855004e86ffSlogin     /// @brief 设置文件系统的hard error bit为正常状态
856004e86ffSlogin     /// 参考资料:https://thestarman.pcministry.com/DOS/DirtyShutdownFlag.html
857004e86ffSlogin     ///
858004e86ffSlogin     /// @return Ok(()) 设置成功
859676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 在设置过程中,出现错误
860676b8ef6SMork     pub fn set_hard_error_bit_ok(&mut self) -> Result<(), SystemError> {
861004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
862004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
863004e86ffSlogin                 let raw_entry = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? | 0x0400_0000;
864004e86ffSlogin                 self.set_entry(Cluster::new(1), FATEntry::Next(Cluster::new(raw_entry)))?;
865004e86ffSlogin                 return Ok(());
866004e86ffSlogin             }
867004e86ffSlogin 
868004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
869004e86ffSlogin                 let raw_entry = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? | 0x4000;
870004e86ffSlogin                 self.set_entry(Cluster::new(1), FATEntry::Next(Cluster::new(raw_entry)))?;
871004e86ffSlogin                 return Ok(());
872004e86ffSlogin             }
873004e86ffSlogin             _ => return Ok(()),
874004e86ffSlogin         }
875004e86ffSlogin     }
876004e86ffSlogin 
877004e86ffSlogin     /// @brief 执行文件系统卸载前的一些准备工作:设置好对应的标志位,并把缓存中的数据刷入磁盘
878676b8ef6SMork     pub fn umount(&mut self) -> Result<(), SystemError> {
879*9fa0e95eSLoGin         self.fs_info.0.lock().flush(&self.gendisk)?;
880004e86ffSlogin 
881004e86ffSlogin         self.set_shut_bit_ok()?;
882004e86ffSlogin 
883004e86ffSlogin         self.set_hard_error_bit_ok()?;
884004e86ffSlogin 
885*9fa0e95eSLoGin         self.gendisk.sync()?;
886004e86ffSlogin 
887004e86ffSlogin         return Ok(());
888004e86ffSlogin     }
889004e86ffSlogin 
890004e86ffSlogin     /// @brief 获取文件系统的最大簇号
891004e86ffSlogin     pub fn max_cluster_number(&self) -> Cluster {
892004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
893004e86ffSlogin             FATType::FAT32(s) => {
894004e86ffSlogin                 // FAT32
895004e86ffSlogin 
896004e86ffSlogin                 // 数据扇区数量(总扇区数-保留扇区-FAT占用的扇区)
897004e86ffSlogin                 let data_sec: u64 = self.bpb.total_sectors_32 as u64
898004e86ffSlogin                     - (self.bpb.rsvd_sec_cnt as u64
899004e86ffSlogin                         + self.bpb.num_fats as u64 * s.fat_size_32 as u64);
900004e86ffSlogin 
901004e86ffSlogin                 // 数据区的簇数量
902004e86ffSlogin                 let total_clusters: u64 = data_sec / self.bpb.sector_per_cluster as u64;
903004e86ffSlogin 
904004e86ffSlogin                 // 返回最大的簇号
905004e86ffSlogin                 return Cluster::new(total_clusters + RESERVED_CLUSTERS as u64 - 1);
906004e86ffSlogin             }
907004e86ffSlogin 
908004e86ffSlogin             _ => {
909004e86ffSlogin                 // FAT12 / FAT16
910004e86ffSlogin                 let root_dir_sectors: u64 = (((self.bpb.root_entries_cnt as u64) * 32)
911004e86ffSlogin                     + self.bpb.bytes_per_sector as u64
912004e86ffSlogin                     - 1)
913004e86ffSlogin                     / self.bpb.bytes_per_sector as u64;
914004e86ffSlogin                 // 数据区扇区数
915004e86ffSlogin                 let data_sec: u64 = self.bpb.total_sectors_16 as u64
916004e86ffSlogin                     - (self.bpb.rsvd_sec_cnt as u64
917004e86ffSlogin                         + (self.bpb.num_fats as u64 * self.bpb.fat_size_16 as u64)
918004e86ffSlogin                         + root_dir_sectors);
919004e86ffSlogin                 let total_clusters = data_sec / self.bpb.sector_per_cluster as u64;
920004e86ffSlogin                 return Cluster::new(total_clusters + RESERVED_CLUSTERS as u64 - 1);
921004e86ffSlogin             }
922004e86ffSlogin         }
923004e86ffSlogin     }
924004e86ffSlogin 
925004e86ffSlogin     /// @brief 在文件系统中寻找一个簇号在给定的范围(左闭右开区间)内的空闲簇
926004e86ffSlogin     ///
927004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 起始簇号
928004e86ffSlogin     /// @param end_cluster 终止簇号(不包含)
929004e86ffSlogin     ///
930004e86ffSlogin     /// @return Ok(Cluster) 寻找到的空闲簇
931676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 错误码。如果磁盘无剩余空间,或者簇号达到给定的最大值,则返回-ENOSPC.
932004e86ffSlogin     pub fn get_free_cluster(
933004e86ffSlogin         &self,
934004e86ffSlogin         start_cluster: Cluster,
935004e86ffSlogin         end_cluster: Cluster,
936676b8ef6SMork     ) -> Result<Cluster, SystemError> {
937004e86ffSlogin         let max_cluster: Cluster = self.max_cluster_number();
938004e86ffSlogin         let mut cluster: u64 = start_cluster.cluster_num;
939004e86ffSlogin 
940004e86ffSlogin         let fat_type: FATType = self.bpb.fat_type;
941004e86ffSlogin         let fat_start_sector: u64 = self.fat_start_sector();
942004e86ffSlogin         let bytes_per_sec: u64 = self.bpb.bytes_per_sector as u64;
943004e86ffSlogin 
944004e86ffSlogin         match fat_type {
945004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) => {
946004e86ffSlogin                 let part_bytes_offset: u64 =
947004e86ffSlogin                     fat_type.get_fat_bytes_offset(start_cluster, fat_start_sector, bytes_per_sec);
948004e86ffSlogin                 let in_block_offset = self.get_in_block_offset(part_bytes_offset);
949004e86ffSlogin 
950*9fa0e95eSLoGin                 let lba = self.gendisk_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(part_bytes_offset));
951004e86ffSlogin 
952004e86ffSlogin                 // 由于FAT12的FAT表不大于6K,因此直接读取6K
953004e86ffSlogin                 let num_lba = (6 * 1024) / LBA_SIZE;
954b5b571e0SLoGin                 let mut v: Vec<u8> = vec![0; num_lba * LBA_SIZE];
955*9fa0e95eSLoGin                 self.gendisk.read_at(&mut v, lba)?;
956004e86ffSlogin 
957004e86ffSlogin                 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
958004e86ffSlogin                 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
959004e86ffSlogin 
960004e86ffSlogin                 let mut packed_val: u16 = cursor.read_u16()?;
961004e86ffSlogin                 loop {
962004e86ffSlogin                     let val = if (cluster & 0x1) > 0 {
963004e86ffSlogin                         packed_val >> 4
964004e86ffSlogin                     } else {
965004e86ffSlogin                         packed_val & 0x0fff
966004e86ffSlogin                     };
967004e86ffSlogin                     if val == 0 {
968b5b571e0SLoGin                         return Ok(Cluster::new(cluster));
969004e86ffSlogin                     }
970004e86ffSlogin 
971004e86ffSlogin                     cluster += 1;
972004e86ffSlogin 
973004e86ffSlogin                     // 磁盘无剩余空间,或者簇号达到给定的最大值
974004e86ffSlogin                     if cluster == end_cluster.cluster_num || cluster == max_cluster.cluster_num {
975676b8ef6SMork                         return Err(SystemError::ENOSPC);
976004e86ffSlogin                     }
977004e86ffSlogin 
978004e86ffSlogin                     packed_val = match cluster & 1 {
979004e86ffSlogin                         0 => cursor.read_u16()?,
980004e86ffSlogin                         _ => {
981004e86ffSlogin                             let next_byte = cursor.read_u8()? as u16;
982004e86ffSlogin                             (packed_val >> 8) | (next_byte << 8)
983004e86ffSlogin                         }
984004e86ffSlogin                     };
985004e86ffSlogin                 }
986004e86ffSlogin             }
987004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
988004e86ffSlogin                 // todo: 优化这里,减少读取磁盘的次数。
989004e86ffSlogin                 while cluster < end_cluster.cluster_num && cluster < max_cluster.cluster_num {
990004e86ffSlogin                     let part_bytes_offset: u64 = fat_type.get_fat_bytes_offset(
991004e86ffSlogin                         Cluster::new(cluster),
992004e86ffSlogin                         fat_start_sector,
993004e86ffSlogin                         bytes_per_sec,
994004e86ffSlogin                     );
995004e86ffSlogin                     let in_block_offset = self.get_in_block_offset(part_bytes_offset);
996004e86ffSlogin 
997*9fa0e95eSLoGin                     let lba = self.gendisk_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(part_bytes_offset));
998004e86ffSlogin 
999b5b571e0SLoGin                     let mut v: Vec<u8> = vec![0; self.lba_per_sector() * LBA_SIZE];
1000*9fa0e95eSLoGin                     self.gendisk.read_at(&mut v, lba)?;
1001004e86ffSlogin 
1002004e86ffSlogin                     let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1003004e86ffSlogin                     cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1004004e86ffSlogin 
1005004e86ffSlogin                     let val = cursor.read_u16()?;
1006004e86ffSlogin                     // 找到空闲簇
1007004e86ffSlogin                     if val == 0 {
1008004e86ffSlogin                         return Ok(Cluster::new(val as u64));
1009004e86ffSlogin                     }
1010004e86ffSlogin                     cluster += 1;
1011004e86ffSlogin                 }
1012004e86ffSlogin 
1013004e86ffSlogin                 // 磁盘无剩余空间,或者簇号达到给定的最大值
1014676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOSPC);
1015004e86ffSlogin             }
1016004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
1017004e86ffSlogin                 // todo: 优化这里,减少读取磁盘的次数。
1018004e86ffSlogin                 while cluster < end_cluster.cluster_num && cluster < max_cluster.cluster_num {
1019004e86ffSlogin                     let part_bytes_offset: u64 = fat_type.get_fat_bytes_offset(
1020004e86ffSlogin                         Cluster::new(cluster),
1021004e86ffSlogin                         fat_start_sector,
1022004e86ffSlogin                         bytes_per_sec,
1023004e86ffSlogin                     );
1024004e86ffSlogin                     let in_block_offset = self.get_in_block_offset(part_bytes_offset);
1025004e86ffSlogin 
1026*9fa0e95eSLoGin                     let lba = self.gendisk_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(part_bytes_offset));
1027004e86ffSlogin 
1028b5b571e0SLoGin                     let mut v: Vec<u8> = vec![0; self.lba_per_sector() * LBA_SIZE];
1029*9fa0e95eSLoGin                     self.gendisk.read_at(&mut v, lba)?;
1030004e86ffSlogin 
1031004e86ffSlogin                     let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1032004e86ffSlogin                     cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1033004e86ffSlogin 
1034004e86ffSlogin                     let val = cursor.read_u32()? & 0x0fffffff;
1035004e86ffSlogin 
1036004e86ffSlogin                     if val == 0 {
1037004e86ffSlogin                         return Ok(Cluster::new(cluster));
1038004e86ffSlogin                     }
1039004e86ffSlogin                     cluster += 1;
1040004e86ffSlogin                 }
1041004e86ffSlogin 
1042004e86ffSlogin                 // 磁盘无剩余空间,或者簇号达到给定的最大值
1043676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOSPC);
1044004e86ffSlogin             }
1045004e86ffSlogin         }
1046004e86ffSlogin     }
1047004e86ffSlogin 
1048004e86ffSlogin     /// @brief 在FAT表中,设置指定的簇的信息。
1049004e86ffSlogin     ///
1050004e86ffSlogin     /// @param cluster 目标簇
1051004e86ffSlogin     /// @param fat_entry 这个簇在FAT表中,存储的信息(下一个簇的簇号)
1052676b8ef6SMork     pub fn set_entry(&self, cluster: Cluster, fat_entry: FATEntry) -> Result<(), SystemError> {
1053004e86ffSlogin         // fat表项在分区上的字节偏移量
1054004e86ffSlogin         let fat_part_bytes_offset: u64 = self.bpb.fat_type.get_fat_bytes_offset(
1055004e86ffSlogin             cluster,
1056004e86ffSlogin             self.fat_start_sector(),
1057004e86ffSlogin             self.bpb.bytes_per_sector as u64,
1058004e86ffSlogin         );
1059004e86ffSlogin 
1060004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
1061004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) => {
1062004e86ffSlogin                 // 计算要写入的值
1063004e86ffSlogin                 let raw_val: u16 = match fat_entry {
1064004e86ffSlogin                     FATEntry::Unused => 0,
1065004e86ffSlogin                     FATEntry::Bad => 0xff7,
1066004e86ffSlogin                     FATEntry::EndOfChain => 0xfff,
1067004e86ffSlogin                     FATEntry::Next(c) => c.cluster_num as u16,
1068004e86ffSlogin                 };
1069004e86ffSlogin 
1070004e86ffSlogin                 let in_block_offset = self.get_in_block_offset(fat_part_bytes_offset);
1071004e86ffSlogin 
1072*9fa0e95eSLoGin                 let lba = self.gendisk_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(fat_part_bytes_offset));
1073004e86ffSlogin 
1074b5b571e0SLoGin                 let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1075*9fa0e95eSLoGin                 self.gendisk.read_at(&mut v, lba)?;
1076004e86ffSlogin 
1077004e86ffSlogin                 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1078004e86ffSlogin                 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1079004e86ffSlogin 
1080004e86ffSlogin                 let old_val: u16 = cursor.read_u16()?;
1081004e86ffSlogin                 let new_val: u16 = if (cluster.cluster_num & 0x1) > 0 {
1082004e86ffSlogin                     (old_val & 0x000f) | (raw_val << 4)
1083004e86ffSlogin                 } else {
1084004e86ffSlogin                     (old_val & 0xf000) | raw_val
1085004e86ffSlogin                 };
1086004e86ffSlogin 
1087004e86ffSlogin                 // 写回数据到磁盘上
1088004e86ffSlogin                 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1089004e86ffSlogin                 cursor.write_u16(new_val)?;
1090*9fa0e95eSLoGin                 self.gendisk.write_at(cursor.as_slice(), lba)?;
1091004e86ffSlogin                 return Ok(());
1092004e86ffSlogin             }
1093004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
1094004e86ffSlogin                 // 计算要写入的值
1095004e86ffSlogin                 let raw_val: u16 = match fat_entry {
1096004e86ffSlogin                     FATEntry::Unused => 0,
1097004e86ffSlogin                     FATEntry::Bad => 0xfff7,
1098004e86ffSlogin                     FATEntry::EndOfChain => 0xfdff,
1099004e86ffSlogin                     FATEntry::Next(c) => c.cluster_num as u16,
1100004e86ffSlogin                 };
1101004e86ffSlogin 
1102004e86ffSlogin                 let in_block_offset = self.get_in_block_offset(fat_part_bytes_offset);
1103004e86ffSlogin 
1104*9fa0e95eSLoGin                 let lba = self.gendisk_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(fat_part_bytes_offset));
1105004e86ffSlogin 
1106b5b571e0SLoGin                 let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1107*9fa0e95eSLoGin                 self.gendisk.read_at(&mut v, lba)?;
1108004e86ffSlogin 
1109004e86ffSlogin                 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1110004e86ffSlogin                 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1111004e86ffSlogin 
1112004e86ffSlogin                 cursor.write_u16(raw_val)?;
1113*9fa0e95eSLoGin                 self.gendisk.write_at(cursor.as_slice(), lba)?;
1114004e86ffSlogin 
1115004e86ffSlogin                 return Ok(());
1116004e86ffSlogin             }
1117004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
1118004e86ffSlogin                 let fat_size: u64 = self.fat_size();
1119004e86ffSlogin                 let bound: u64 = if self.mirroring_enabled() {
1120004e86ffSlogin                     1
1121004e86ffSlogin                 } else {
1122004e86ffSlogin                     self.bpb.num_fats as u64
1123004e86ffSlogin                 };
11242eab6dd7S曾俊                 // debug!("set entry, bound={bound}, fat_size={fat_size}");
1125004e86ffSlogin                 for i in 0..bound {
1126004e86ffSlogin                     // 当前操作的FAT表在磁盘上的字节偏移量
1127004e86ffSlogin                     let f_offset: u64 = fat_part_bytes_offset + i * fat_size;
1128004e86ffSlogin                     let in_block_offset: u64 = self.get_in_block_offset(f_offset);
1129*9fa0e95eSLoGin                     let lba = self.gendisk_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(f_offset));
1130004e86ffSlogin 
11312eab6dd7S曾俊                     // debug!("set entry, lba={lba}, in_block_offset={in_block_offset}");
1132b5b571e0SLoGin                     let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1133*9fa0e95eSLoGin                     self.gendisk.read_at(&mut v, lba)?;
1134004e86ffSlogin 
1135004e86ffSlogin                     let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1136004e86ffSlogin                     cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1137004e86ffSlogin 
1138004e86ffSlogin                     // FAT32的高4位保留
1139004e86ffSlogin                     let old_bits = cursor.read_u32()? & 0xf0000000;
1140004e86ffSlogin 
1141004e86ffSlogin                     if fat_entry == FATEntry::Unused
1142004e86ffSlogin                         && cluster.cluster_num >= 0x0ffffff7
1143004e86ffSlogin                         && cluster.cluster_num <= 0x0fffffff
1144004e86ffSlogin                     {
11452eab6dd7S曾俊                         error!(
1146004e86ffSlogin                             "FAT32: Reserved Cluster {:?} cannot be marked as free",
1147004e86ffSlogin                             cluster
1148004e86ffSlogin                         );
1149676b8ef6SMork                         return Err(SystemError::EPERM);
1150004e86ffSlogin                     }
1151004e86ffSlogin 
1152004e86ffSlogin                     // 计算要写入的值
1153004e86ffSlogin                     let mut raw_val: u32 = match fat_entry {
1154004e86ffSlogin                         FATEntry::Unused => 0,
1155004e86ffSlogin                         FATEntry::Bad => 0x0FFFFFF7,
1156004e86ffSlogin                         FATEntry::EndOfChain => 0x0FFFFFFF,
1157004e86ffSlogin                         FATEntry::Next(c) => c.cluster_num as u32,
1158004e86ffSlogin                     };
1159004e86ffSlogin 
1160004e86ffSlogin                     // 恢复保留位
1161004e86ffSlogin                     raw_val |= old_bits;
1162004e86ffSlogin 
11632eab6dd7S曾俊                     // debug!("sent entry, raw_val={raw_val}");
1164004e86ffSlogin 
1165004e86ffSlogin                     cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1166004e86ffSlogin                     cursor.write_u32(raw_val)?;
1167004e86ffSlogin 
1168*9fa0e95eSLoGin                     self.gendisk.write_at(cursor.as_slice(), lba)?;
1169004e86ffSlogin                 }
1170004e86ffSlogin 
1171004e86ffSlogin                 return Ok(());
1172004e86ffSlogin             }
1173004e86ffSlogin         }
1174004e86ffSlogin     }
1175004e86ffSlogin 
1176*9fa0e95eSLoGin     /// # 清空指定的簇
1177004e86ffSlogin     ///
1178*9fa0e95eSLoGin     /// # 参数
1179*9fa0e95eSLoGin     /// - cluster 要被清空的簇
1180676b8ef6SMork     pub fn zero_cluster(&self, cluster: Cluster) -> Result<(), SystemError> {
1181004e86ffSlogin         // 准备数据,用于写入
1182004e86ffSlogin         let zeros: Vec<u8> = vec![0u8; self.bytes_per_cluster() as usize];
1183*9fa0e95eSLoGin         let offset = self.cluster_bytes_offset(cluster) as usize;
1184*9fa0e95eSLoGin         self.gendisk.write_at_bytes(&zeros, offset)?;
1185004e86ffSlogin         return Ok(());
1186004e86ffSlogin     }
1187004e86ffSlogin }
1188004e86ffSlogin 
1189004e86ffSlogin impl Drop for FATFileSystem {
1190004e86ffSlogin     fn drop(&mut self) {
1191004e86ffSlogin         let r = self.umount();
1192004e86ffSlogin         if r.is_err() {
11932eab6dd7S曾俊             error!(
1194676b8ef6SMork                 "Umount FAT filesystem failed: errno={:?}, FS detail:{self:?}",
11958d72b68dSJomo                 r.as_ref().unwrap_err()
1196004e86ffSlogin             );
1197004e86ffSlogin         }
1198004e86ffSlogin     }
1199004e86ffSlogin }
1200004e86ffSlogin 
1201004e86ffSlogin impl FATFsInfo {
1202004e86ffSlogin     const LEAD_SIG: u32 = 0x41615252;
1203004e86ffSlogin     const STRUC_SIG: u32 = 0x61417272;
1204004e86ffSlogin     const TRAIL_SIG: u32 = 0xAA550000;
120591e9d4abSLoGin     #[allow(dead_code)]
1206004e86ffSlogin     const FS_INFO_SIZE: u64 = 512;
1207004e86ffSlogin 
1208004e86ffSlogin     /// @brief 从磁盘上读取FAT文件系统的FSInfo结构体
1209004e86ffSlogin     ///
1210004e86ffSlogin     /// @param partition 磁盘分区
1211*9fa0e95eSLoGin     /// @param in_gendisk_fs_info_offset FSInfo扇区在gendisk内的字节偏移量(单位:字节)
1212004e86ffSlogin     /// @param bytes_per_sec 每扇区字节数
1213004e86ffSlogin     pub fn new(
1214*9fa0e95eSLoGin         gendisk: &Arc<GenDisk>,
1215*9fa0e95eSLoGin         in_gendisk_fs_info_offset: usize,
1216004e86ffSlogin         bytes_per_sec: usize,
1217676b8ef6SMork     ) -> Result<Self, SystemError> {
1218b5b571e0SLoGin         let mut v = vec![0; bytes_per_sec];
1219004e86ffSlogin 
1220*9fa0e95eSLoGin         // 读取磁盘上的FsInfo扇区
1221*9fa0e95eSLoGin         gendisk.read_at_bytes(&mut v, in_gendisk_fs_info_offset)?;
1222*9fa0e95eSLoGin 
1223004e86ffSlogin         let mut cursor = VecCursor::new(v);
1224004e86ffSlogin 
1225b5b571e0SLoGin         let mut fsinfo = FATFsInfo {
1226b5b571e0SLoGin             lead_sig: cursor.read_u32()?,
1227b5b571e0SLoGin             ..Default::default()
1228b5b571e0SLoGin         };
1229004e86ffSlogin         cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(480))?;
1230004e86ffSlogin         fsinfo.struc_sig = cursor.read_u32()?;
1231004e86ffSlogin         fsinfo.free_count = cursor.read_u32()?;
1232004e86ffSlogin         fsinfo.next_free = cursor.read_u32()?;
1233004e86ffSlogin 
1234004e86ffSlogin         cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(12))?;
1235004e86ffSlogin 
1236004e86ffSlogin         fsinfo.trail_sig = cursor.read_u32()?;
1237004e86ffSlogin         fsinfo.dirty = false;
1238*9fa0e95eSLoGin         fsinfo.offset = Some(gendisk.disk_bytes_offset(in_gendisk_fs_info_offset) as u64);
1239004e86ffSlogin 
1240004e86ffSlogin         if fsinfo.is_valid() {
1241004e86ffSlogin             return Ok(fsinfo);
1242004e86ffSlogin         } else {
12432eab6dd7S曾俊             error!("Error occurred while parsing FATFsInfo.");
1244676b8ef6SMork             return Err(SystemError::EINVAL);
1245004e86ffSlogin         }
1246004e86ffSlogin     }
1247004e86ffSlogin 
1248004e86ffSlogin     /// @brief 判断是否为正确的FsInfo结构体
1249004e86ffSlogin     fn is_valid(&self) -> bool {
1250004e86ffSlogin         self.lead_sig == Self::LEAD_SIG
1251004e86ffSlogin             && self.struc_sig == Self::STRUC_SIG
1252004e86ffSlogin             && self.trail_sig == Self::TRAIL_SIG
1253004e86ffSlogin     }
1254004e86ffSlogin 
1255004e86ffSlogin     /// @brief 根据fsinfo的信息,计算当前总的空闲簇数量
1256004e86ffSlogin     ///
1257004e86ffSlogin     /// @param 当前文件系统的最大簇号
1258004e86ffSlogin     pub fn count_free_cluster(&self, max_cluster: Cluster) -> Option<u64> {
1259004e86ffSlogin         let count_clusters = max_cluster.cluster_num - RESERVED_CLUSTERS as u64 + 1;
1260004e86ffSlogin         // 信息不合理,当前的FsInfo中存储的free count大于计算出来的值
1261004e86ffSlogin         if self.free_count as u64 > count_clusters {
1262004e86ffSlogin             return None;
1263004e86ffSlogin         } else {
1264004e86ffSlogin             match self.free_count {
1265004e86ffSlogin                 // free count字段不可用
1266004e86ffSlogin                 0xffffffff => return None,
1267004e86ffSlogin                 // 返回FsInfo中存储的数据
1268004e86ffSlogin                 n => return Some(n as u64),
1269004e86ffSlogin             }
1270004e86ffSlogin         }
1271004e86ffSlogin     }
1272004e86ffSlogin 
1273004e86ffSlogin     /// @brief 更新FsInfo中的“空闲簇统计信息“为new_count
1274004e86ffSlogin     ///
1275004e86ffSlogin     /// 请注意,除非手动调用`flush()`,否则本函数不会将数据刷入磁盘
1276004e86ffSlogin     pub fn update_free_count_abs(&mut self, new_count: u32) {
1277004e86ffSlogin         self.free_count = new_count;
1278004e86ffSlogin     }
1279004e86ffSlogin 
1280004e86ffSlogin     /// @brief 更新FsInfo中的“空闲簇统计信息“,把它加上delta.
1281004e86ffSlogin     ///
1282004e86ffSlogin     /// 请注意,除非手动调用`flush()`,否则本函数不会将数据刷入磁盘
1283004e86ffSlogin     pub fn update_free_count_delta(&mut self, delta: i32) {
1284004e86ffSlogin         self.free_count = (self.free_count as i32 + delta) as u32;
1285004e86ffSlogin     }
1286004e86ffSlogin 
1287004e86ffSlogin     /// @brief 更新FsInfo中的“第一个空闲簇统计信息“为next_free.
1288004e86ffSlogin     ///
1289004e86ffSlogin     /// 请注意,除非手动调用`flush()`,否则本函数不会将数据刷入磁盘
1290004e86ffSlogin     pub fn update_next_free(&mut self, next_free: u32) {
1291004e86ffSlogin         // 这个值是参考量,不一定要准确,仅供加速查找
1292004e86ffSlogin         self.next_free = next_free;
1293004e86ffSlogin     }
1294004e86ffSlogin 
1295004e86ffSlogin     /// @brief 获取fs info 记载的第一个空闲簇。(不一定准确,仅供参考)
1296004e86ffSlogin     pub fn next_free(&self) -> Option<u64> {
1297004e86ffSlogin         match self.next_free {
1298004e86ffSlogin             0xffffffff => return None,
1299004e86ffSlogin             0 | 1 => return None,
1300004e86ffSlogin             n => return Some(n as u64),
1301004e86ffSlogin         };
1302004e86ffSlogin     }
1303004e86ffSlogin 
1304004e86ffSlogin     /// @brief 把fs info刷入磁盘
1305004e86ffSlogin     ///
1306004e86ffSlogin     /// @param partition fs info所在的分区
1307*9fa0e95eSLoGin     pub fn flush(&self, gendisk: &Arc<GenDisk>) -> Result<(), SystemError> {
1308004e86ffSlogin         if let Some(off) = self.offset {
1309004e86ffSlogin             let in_block_offset = off % LBA_SIZE as u64;
1310004e86ffSlogin 
1311004e86ffSlogin             let lba = off as usize / LBA_SIZE;
1312004e86ffSlogin 
1313b5b571e0SLoGin             let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1314*9fa0e95eSLoGin             gendisk.read_at(&mut v, lba)?;
1315004e86ffSlogin 
1316004e86ffSlogin             let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1317004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1318004e86ffSlogin 
1319004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.lead_sig)?;
1320004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(480))?;
1321004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.struc_sig)?;
1322004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.free_count)?;
1323004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.next_free)?;
1324004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(12))?;
1325004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.trail_sig)?;
1326004e86ffSlogin 
1327*9fa0e95eSLoGin             gendisk.write_at(cursor.as_slice(), lba)?;
1328004e86ffSlogin         }
1329004e86ffSlogin         return Ok(());
1330004e86ffSlogin     }
1331004e86ffSlogin 
1332004e86ffSlogin     /// @brief 读取磁盘上的Fs Info扇区,将里面的内容更新到结构体中
1333004e86ffSlogin     ///
1334004e86ffSlogin     /// @param partition fs info所在的分区
1335676b8ef6SMork     pub fn update(&mut self, partition: Arc<Partition>) -> Result<(), SystemError> {
1336004e86ffSlogin         if let Some(off) = self.offset {
1337004e86ffSlogin             let in_block_offset = off % LBA_SIZE as u64;
1338004e86ffSlogin 
1339004e86ffSlogin             let lba = off as usize / LBA_SIZE;
1340004e86ffSlogin 
1341b5b571e0SLoGin             let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1342004e86ffSlogin             partition.disk().read_at(lba, 1, &mut v)?;
1343004e86ffSlogin             let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1344004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1345004e86ffSlogin             self.lead_sig = cursor.read_u32()?;
1346004e86ffSlogin 
1347004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(480))?;
1348004e86ffSlogin             self.struc_sig = cursor.read_u32()?;
1349004e86ffSlogin             self.free_count = cursor.read_u32()?;
1350004e86ffSlogin             self.next_free = cursor.read_u32()?;
1351004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(12))?;
1352004e86ffSlogin             self.trail_sig = cursor.read_u32()?;
1353004e86ffSlogin         }
1354004e86ffSlogin         return Ok(());
1355004e86ffSlogin     }
1356004e86ffSlogin }
1357004e86ffSlogin 
1358004e86ffSlogin impl IndexNode for LockedFATInode {
1359004e86ffSlogin     fn read_at(
1360004e86ffSlogin         &self,
1361004e86ffSlogin         offset: usize,
1362004e86ffSlogin         len: usize,
1363004e86ffSlogin         buf: &mut [u8],
1364dfe53cf0SGnoCiYeH         _data: SpinLockGuard<FilePrivateData>,
1365676b8ef6SMork     ) -> Result<usize, SystemError> {
1366004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1367004e86ffSlogin         match &guard.inode_type {
1368004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(f) | FATDirEntry::VolId(f) => {
1369004e86ffSlogin                 let r = f.read(
1370004e86ffSlogin                     &guard.fs.upgrade().unwrap(),
1371004e86ffSlogin                     &mut buf[0..len],
1372004e86ffSlogin                     offset as u64,
1373004e86ffSlogin                 );
1374004e86ffSlogin                 guard.update_metadata();
1375004e86ffSlogin                 return r;
1376004e86ffSlogin             }
1377004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(_) => {
1378676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EISDIR);
1379004e86ffSlogin             }
1380004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
13812eab6dd7S曾俊                 error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1382676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1383004e86ffSlogin             }
1384004e86ffSlogin         }
1385004e86ffSlogin     }
1386004e86ffSlogin 
1387004e86ffSlogin     fn write_at(
1388004e86ffSlogin         &self,
1389004e86ffSlogin         offset: usize,
1390004e86ffSlogin         len: usize,
1391004e86ffSlogin         buf: &[u8],
1392dfe53cf0SGnoCiYeH         _data: SpinLockGuard<FilePrivateData>,
1393676b8ef6SMork     ) -> Result<usize, SystemError> {
1394004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1395004e86ffSlogin         let fs: &Arc<FATFileSystem> = &guard.fs.upgrade().unwrap();
1396004e86ffSlogin 
1397004e86ffSlogin         match &mut guard.inode_type {
1398004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(f) | FATDirEntry::VolId(f) => {
1399004e86ffSlogin                 let r = f.write(fs, &buf[0..len], offset as u64);
1400004e86ffSlogin                 guard.update_metadata();
1401004e86ffSlogin                 return r;
1402004e86ffSlogin             }
1403004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(_) => {
1404676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EISDIR);
1405004e86ffSlogin             }
1406004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
14072eab6dd7S曾俊                 error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1408676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1409004e86ffSlogin             }
1410004e86ffSlogin         }
1411004e86ffSlogin     }
1412004e86ffSlogin 
1413004e86ffSlogin     fn create(
1414004e86ffSlogin         &self,
1415004e86ffSlogin         name: &str,
1416004e86ffSlogin         file_type: FileType,
14176b4e7a29SLoGin         _mode: ModeType,
1418676b8ef6SMork     ) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> {
1419004e86ffSlogin         // 由于FAT32不支持文件权限的功能,因此忽略mode参数
1420004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1421004e86ffSlogin         let fs: &Arc<FATFileSystem> = &guard.fs.upgrade().unwrap();
1422004e86ffSlogin 
1423004e86ffSlogin         match &mut guard.inode_type {
1424004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
1425676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
1426004e86ffSlogin             }
1427004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => match file_type {
1428004e86ffSlogin                 FileType::File => {
1429004e86ffSlogin                     d.create_file(name, fs)?;
1430004e86ffSlogin                     return Ok(guard.find(name)?);
1431004e86ffSlogin                 }
1432004e86ffSlogin                 FileType::Dir => {
1433004e86ffSlogin                     d.create_dir(name, fs)?;
1434004e86ffSlogin                     return Ok(guard.find(name)?);
1435004e86ffSlogin                 }
1436004e86ffSlogin 
14371074eb34SSamuel Dai                 FileType::SymLink => return Err(SystemError::ENOSYS),
1438676b8ef6SMork                 _ => return Err(SystemError::EINVAL),
1439004e86ffSlogin             },
1440004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
14412eab6dd7S曾俊                 error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1442676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1443004e86ffSlogin             }
1444004e86ffSlogin         }
1445004e86ffSlogin     }
1446004e86ffSlogin 
1447004e86ffSlogin     fn fs(&self) -> Arc<dyn FileSystem> {
1448004e86ffSlogin         return self.0.lock().fs.upgrade().unwrap();
1449004e86ffSlogin     }
1450004e86ffSlogin 
1451004e86ffSlogin     fn as_any_ref(&self) -> &dyn core::any::Any {
1452004e86ffSlogin         return self;
1453004e86ffSlogin     }
1454004e86ffSlogin 
1455676b8ef6SMork     fn metadata(&self) -> Result<Metadata, SystemError> {
1456004e86ffSlogin         return Ok(self.0.lock().metadata.clone());
1457004e86ffSlogin     }
14586f189d27Slinfeng     fn set_metadata(&self, metadata: &Metadata) -> Result<(), SystemError> {
14596f189d27Slinfeng         let inode = &mut self.0.lock();
14606f189d27Slinfeng         inode.metadata.atime = metadata.atime;
14616f189d27Slinfeng         inode.metadata.mtime = metadata.mtime;
14626f189d27Slinfeng         inode.metadata.ctime = metadata.ctime;
14636f189d27Slinfeng         inode.metadata.mode = metadata.mode;
14646f189d27Slinfeng         inode.metadata.uid = metadata.uid;
14656f189d27Slinfeng         inode.metadata.gid = metadata.gid;
14666f189d27Slinfeng         Ok(())
14676f189d27Slinfeng     }
14686d81180bSLoGin     fn resize(&self, len: usize) -> Result<(), SystemError> {
14696d81180bSLoGin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
14706d81180bSLoGin         let fs: &Arc<FATFileSystem> = &guard.fs.upgrade().unwrap();
14716d81180bSLoGin         let old_size = guard.metadata.size as usize;
14726d81180bSLoGin 
14736d81180bSLoGin         match &mut guard.inode_type {
14746d81180bSLoGin             FATDirEntry::File(file) | FATDirEntry::VolId(file) => {
14756d81180bSLoGin                 // 如果新的长度和旧的长度相同,那么就直接返回
1476b5b571e0SLoGin                 match len.cmp(&old_size) {
1477b5b571e0SLoGin                     Ordering::Equal => {
14786d81180bSLoGin                         return Ok(());
1479b5b571e0SLoGin                     }
1480b5b571e0SLoGin                     Ordering::Greater => {
14816d81180bSLoGin                         // 如果新的长度比旧的长度大,那么就在文件末尾添加空白
14826d81180bSLoGin                         let mut buf: Vec<u8> = Vec::new();
14836d81180bSLoGin                         let mut remain_size = len - old_size;
14846d81180bSLoGin                         let buf_size = remain_size;
14856d81180bSLoGin                         // let buf_size = core::cmp::min(remain_size, 512 * 1024);
14866d81180bSLoGin                         buf.resize(buf_size, 0);
14876d81180bSLoGin 
14886d81180bSLoGin                         let mut offset = old_size;
14896d81180bSLoGin                         while remain_size > 0 {
14906d81180bSLoGin                             let write_size = core::cmp::min(remain_size, buf_size);
14916d81180bSLoGin                             file.write(fs, &buf[0..write_size], offset as u64)?;
14926d81180bSLoGin                             remain_size -= write_size;
14936d81180bSLoGin                             offset += write_size;
14946d81180bSLoGin                         }
1495b5b571e0SLoGin                     }
1496b5b571e0SLoGin                     Ordering::Less => {
14976d81180bSLoGin                         file.truncate(fs, len as u64)?;
14986d81180bSLoGin                     }
1499b5b571e0SLoGin                 }
15006d81180bSLoGin                 guard.update_metadata();
15016d81180bSLoGin                 return Ok(());
15026d81180bSLoGin             }
15031074eb34SSamuel Dai             FATDirEntry::Dir(_) => return Err(SystemError::ENOSYS),
15046d81180bSLoGin             FATDirEntry::UnInit => {
15052eab6dd7S曾俊                 error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
15066d81180bSLoGin                 return Err(SystemError::EROFS);
15076d81180bSLoGin             }
15086d81180bSLoGin         }
15096d81180bSLoGin     }
1510004e86ffSlogin 
151104babc3fSMemoryShore     fn truncate(&self, len: usize) -> Result<(), SystemError> {
151204babc3fSMemoryShore         let guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
151304babc3fSMemoryShore         let old_size = guard.metadata.size as usize;
151404babc3fSMemoryShore         if len < old_size {
151504babc3fSMemoryShore             drop(guard);
151604babc3fSMemoryShore             self.resize(len)
151704babc3fSMemoryShore         } else {
151804babc3fSMemoryShore             Ok(())
151904babc3fSMemoryShore         }
152004babc3fSMemoryShore     }
152104babc3fSMemoryShore 
1522676b8ef6SMork     fn list(&self) -> Result<Vec<String>, SystemError> {
1523004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1524004e86ffSlogin         let fatent: &FATDirEntry = &guard.inode_type;
1525004e86ffSlogin         match fatent {
1526004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
1527676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
1528004e86ffSlogin             }
1529004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(dir) => {
1530004e86ffSlogin                 // 获取当前目录下的所有目录项
1531004e86ffSlogin                 let mut ret: Vec<String> = Vec::new();
1532004e86ffSlogin                 let dir_iter: FATDirIter = dir.to_iter(guard.fs.upgrade().unwrap());
1533004e86ffSlogin                 for ent in dir_iter {
1534004e86ffSlogin                     ret.push(ent.name());
1535004e86ffSlogin 
1536004e86ffSlogin                     // ====== 生成inode缓存,存入B树
15371074eb34SSamuel Dai                     let name = DName::from(ent.name().to_uppercase());
15382eab6dd7S曾俊                     // debug!("name={name}");
1539004e86ffSlogin 
15401074eb34SSamuel Dai                     if !guard.children.contains_key(&name)
15411074eb34SSamuel Dai                         && name.as_ref() != "."
15421074eb34SSamuel Dai                         && name.as_ref() != ".."
1543004e86ffSlogin                     {
1544004e86ffSlogin                         // 创建新的inode
1545004e86ffSlogin                         let entry_inode: Arc<LockedFATInode> = LockedFATInode::new(
15461074eb34SSamuel Dai                             name.clone(),
1547004e86ffSlogin                             guard.fs.upgrade().unwrap(),
1548004e86ffSlogin                             guard.self_ref.clone(),
1549004e86ffSlogin                             ent,
1550004e86ffSlogin                         );
1551004e86ffSlogin                         // 加入缓存区, 由于FAT文件系统的大小写不敏感问题,因此存入缓存区的key应当是全大写的
15521074eb34SSamuel Dai                         guard.children.insert(name, entry_inode.clone());
1553004e86ffSlogin                     }
1554004e86ffSlogin                 }
1555004e86ffSlogin                 return Ok(ret);
1556004e86ffSlogin             }
1557004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
15582eab6dd7S曾俊                 error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1559676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1560004e86ffSlogin             }
1561004e86ffSlogin         }
1562004e86ffSlogin     }
1563004e86ffSlogin 
1564676b8ef6SMork     fn find(&self, name: &str) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> {
1565004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1566004e86ffSlogin         let target = guard.find(name)?;
1567004e86ffSlogin         return Ok(target);
1568004e86ffSlogin     }
1569004e86ffSlogin 
1570dfe53cf0SGnoCiYeH     fn open(
1571dfe53cf0SGnoCiYeH         &self,
1572dfe53cf0SGnoCiYeH         _data: SpinLockGuard<FilePrivateData>,
1573dfe53cf0SGnoCiYeH         _mode: &FileMode,
1574dfe53cf0SGnoCiYeH     ) -> Result<(), SystemError> {
1575004e86ffSlogin         return Ok(());
1576004e86ffSlogin     }
1577004e86ffSlogin 
1578dfe53cf0SGnoCiYeH     fn close(&self, _data: SpinLockGuard<FilePrivateData>) -> Result<(), SystemError> {
1579004e86ffSlogin         return Ok(());
1580004e86ffSlogin     }
1581004e86ffSlogin 
1582676b8ef6SMork     fn unlink(&self, name: &str) -> Result<(), SystemError> {
1583004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1584004e86ffSlogin         let target: Arc<LockedFATInode> = guard.find(name)?;
1585004e86ffSlogin         // 对目标inode上锁,以防更改
1586004e86ffSlogin         let target_guard: SpinLockGuard<FATInode> = target.0.lock();
1587004e86ffSlogin         // 先从缓存删除
15881074eb34SSamuel Dai         let nod = guard.children.remove(&DName::from(name.to_uppercase()));
15892dbef785SGnoCiYeH 
15902dbef785SGnoCiYeH         // 若删除缓存中为管道的文件,则不需要再到磁盘删除
1591b5b571e0SLoGin         if nod.is_some() {
15922dbef785SGnoCiYeH             let file_type = target_guard.metadata.file_type;
15932dbef785SGnoCiYeH             if file_type == FileType::Pipe {
15942dbef785SGnoCiYeH                 return Ok(());
15952dbef785SGnoCiYeH             }
15962dbef785SGnoCiYeH         }
1597004e86ffSlogin 
1598004e86ffSlogin         let dir = match &guard.inode_type {
1599004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
1600676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
1601004e86ffSlogin             }
1602004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => d,
1603004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
16042eab6dd7S曾俊                 error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1605676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1606004e86ffSlogin             }
1607004e86ffSlogin         };
1608004e86ffSlogin         // 检查文件是否存在
1609004e86ffSlogin         dir.check_existence(name, Some(false), guard.fs.upgrade().unwrap())?;
1610004e86ffSlogin 
1611004e86ffSlogin         // 再从磁盘删除
1612004e86ffSlogin         let r = dir.remove(guard.fs.upgrade().unwrap().clone(), name, true);
1613004e86ffSlogin         drop(target_guard);
1614004e86ffSlogin         return r;
1615004e86ffSlogin     }
1616004e86ffSlogin 
1617676b8ef6SMork     fn rmdir(&self, name: &str) -> Result<(), SystemError> {
1618004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1619004e86ffSlogin         let target: Arc<LockedFATInode> = guard.find(name)?;
1620004e86ffSlogin         // 对目标inode上锁,以防更改
1621004e86ffSlogin         let target_guard: SpinLockGuard<FATInode> = target.0.lock();
1622004e86ffSlogin         // 先从缓存删除
16231074eb34SSamuel Dai         guard.children.remove(&DName::from(name.to_uppercase()));
1624004e86ffSlogin 
1625004e86ffSlogin         let dir = match &guard.inode_type {
1626004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
1627676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
1628004e86ffSlogin             }
1629004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => d,
1630004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
16312eab6dd7S曾俊                 error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1632676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1633004e86ffSlogin             }
1634004e86ffSlogin         };
1635004e86ffSlogin         // 检查文件夹是否存在
1636004e86ffSlogin         dir.check_existence(name, Some(true), guard.fs.upgrade().unwrap())?;
1637004e86ffSlogin 
1638004e86ffSlogin         // 再从磁盘删除
163978bf93f0SYJwu2023         let r: Result<(), SystemError> =
164078bf93f0SYJwu2023             dir.remove(guard.fs.upgrade().unwrap().clone(), name, true);
1641b5b571e0SLoGin         match r {
1642b5b571e0SLoGin             Ok(_) => return r,
1643b5b571e0SLoGin             Err(r) => {
1644676b8ef6SMork                 if r == SystemError::ENOTEMPTY {
1645004e86ffSlogin                     // 如果要删除的是目录,且不为空,则删除动作未发生,重新加入缓存
16461074eb34SSamuel Dai                     guard
16471074eb34SSamuel Dai                         .children
16481074eb34SSamuel Dai                         .insert(DName::from(name.to_uppercase()), target.clone());
1649004e86ffSlogin                     drop(target_guard);
1650004e86ffSlogin                 }
1651004e86ffSlogin                 return Err(r);
1652004e86ffSlogin             }
1653004e86ffSlogin         }
1654b5b571e0SLoGin     }
1655004e86ffSlogin 
16569e481b3bSTTaq     fn move_to(
16579e481b3bSTTaq         &self,
16589e481b3bSTTaq         old_name: &str,
16599e481b3bSTTaq         target: &Arc<dyn IndexNode>,
16609e481b3bSTTaq         new_name: &str,
16619e481b3bSTTaq     ) -> Result<(), SystemError> {
16629e481b3bSTTaq         let old_id = self.metadata().unwrap().inode_id;
16639e481b3bSTTaq         let new_id = target.metadata().unwrap().inode_id;
16649e481b3bSTTaq         // 若在同一父目录下
16659e481b3bSTTaq         if old_id == new_id {
16669e481b3bSTTaq             let mut guard = self.0.lock();
16679e481b3bSTTaq             let old_inode: Arc<LockedFATInode> = guard.find(old_name)?;
16689e481b3bSTTaq             // 对目标inode上锁,以防更改
16699e481b3bSTTaq             let old_inode_guard: SpinLockGuard<FATInode> = old_inode.0.lock();
16709e481b3bSTTaq             let fs = old_inode_guard.fs.upgrade().unwrap();
16719e481b3bSTTaq             // 从缓存删除
16721074eb34SSamuel Dai             let _nod = guard.children.remove(&DName::from(old_name.to_uppercase()));
16739e481b3bSTTaq             let old_dir = match &guard.inode_type {
16749e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
16759e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::ENOTDIR);
16769e481b3bSTTaq                 }
16779e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::Dir(d) => d,
16789e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::UnInit => {
16792eab6dd7S曾俊                     error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
16809e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::EROFS);
16819e481b3bSTTaq                 }
16829e481b3bSTTaq             };
16839e481b3bSTTaq             // 检查文件是否存在
16849e481b3bSTTaq             // old_dir.check_existence(old_name, Some(false), guard.fs.upgrade().unwrap())?;
16859e481b3bSTTaq 
16869e481b3bSTTaq             old_dir.rename(fs, old_name, new_name)?;
16879e481b3bSTTaq         } else {
16889e481b3bSTTaq             let mut old_guard = self.0.lock();
16899e481b3bSTTaq             let other: &LockedFATInode = target
16909e481b3bSTTaq                 .downcast_ref::<LockedFATInode>()
16919e481b3bSTTaq                 .ok_or(SystemError::EPERM)?;
16929e481b3bSTTaq 
16939e481b3bSTTaq             let new_guard = other.0.lock();
16949e481b3bSTTaq             let old_inode: Arc<LockedFATInode> = old_guard.find(old_name)?;
16959e481b3bSTTaq             // 对目标inode上锁,以防更改
16969e481b3bSTTaq             let old_inode_guard: SpinLockGuard<FATInode> = old_inode.0.lock();
16979e481b3bSTTaq             let fs = old_inode_guard.fs.upgrade().unwrap();
16989e481b3bSTTaq             // 从缓存删除
16991074eb34SSamuel Dai             let _nod = old_guard
17001074eb34SSamuel Dai                 .children
17011074eb34SSamuel Dai                 .remove(&DName::from(old_name.to_uppercase()));
17029e481b3bSTTaq             let old_dir = match &old_guard.inode_type {
17039e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
17049e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::ENOTDIR);
17059e481b3bSTTaq                 }
17069e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::Dir(d) => d,
17079e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::UnInit => {
17082eab6dd7S曾俊                     error!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
17099e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::EROFS);
17109e481b3bSTTaq                 }
17119e481b3bSTTaq             };
17129e481b3bSTTaq             let new_dir = match &new_guard.inode_type {
17139e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
17149e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::ENOTDIR);
17159e481b3bSTTaq                 }
17169e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::Dir(d) => d,
17179e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::UnInit => {
17182eab6dd7S曾俊                     error!("FATFA: param: Inode_type uninitialized.");
17199e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::EROFS);
17209e481b3bSTTaq                 }
17219e481b3bSTTaq             };
17229e481b3bSTTaq             // 检查文件是否存在
17239e481b3bSTTaq             old_dir.check_existence(old_name, Some(false), old_guard.fs.upgrade().unwrap())?;
17249e481b3bSTTaq             old_dir.rename_across(fs, new_dir, old_name, new_name)?;
17259e481b3bSTTaq         }
17269e481b3bSTTaq 
17279e481b3bSTTaq         return Ok(());
17289e481b3bSTTaq     }
17299e481b3bSTTaq 
1730676b8ef6SMork     fn get_entry_name(&self, ino: InodeId) -> Result<String, SystemError> {
1731004e86ffSlogin         let guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1732004e86ffSlogin         if guard.metadata.file_type != FileType::Dir {
1733676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOTDIR);
1734004e86ffSlogin         }
17356b4e7a29SLoGin         match ino.into() {
1736004e86ffSlogin             0 => {
1737004e86ffSlogin                 return Ok(String::from("."));
1738004e86ffSlogin             }
1739004e86ffSlogin             1 => {
1740004e86ffSlogin                 return Ok(String::from(".."));
1741004e86ffSlogin             }
1742004e86ffSlogin             ino => {
1743004e86ffSlogin                 // 暴力遍历所有的children,判断inode id是否相同
1744004e86ffSlogin                 // TODO: 优化这里,这个地方性能很差!
1745004e86ffSlogin                 let mut key: Vec<String> = guard
1746004e86ffSlogin                     .children
17471074eb34SSamuel Dai                     .iter()
17481074eb34SSamuel Dai                     .filter_map(|(k, v)| {
17491074eb34SSamuel Dai                         if v.0.lock().metadata.inode_id.into() == ino {
17501074eb34SSamuel Dai                             Some(k.to_string())
17511074eb34SSamuel Dai                         } else {
17521074eb34SSamuel Dai                             None
17531074eb34SSamuel Dai                         }
17546b4e7a29SLoGin                     })
1755004e86ffSlogin                     .collect();
1756004e86ffSlogin 
1757004e86ffSlogin                 match key.len() {
1758676b8ef6SMork                     0=>{return Err(SystemError::ENOENT);}
1759004e86ffSlogin                     1=>{return Ok(key.remove(0));}
17606b4e7a29SLoGin                     _ => panic!("FatFS get_entry_name: key.len()={key_len}>1, current inode_id={inode_id:?}, to find={to_find:?}", key_len=key.len(), inode_id = guard.metadata.inode_id, to_find=ino)
1761004e86ffSlogin                 }
1762004e86ffSlogin             }
1763004e86ffSlogin         }
1764004e86ffSlogin     }
17652dbef785SGnoCiYeH 
17662dbef785SGnoCiYeH     fn mknod(
17672dbef785SGnoCiYeH         &self,
17682dbef785SGnoCiYeH         filename: &str,
17692dbef785SGnoCiYeH         mode: ModeType,
1770c566df45SLoGin         _dev_t: DeviceNumber,
17712dbef785SGnoCiYeH     ) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> {
17722dbef785SGnoCiYeH         let mut inode = self.0.lock();
17732dbef785SGnoCiYeH         if inode.metadata.file_type != FileType::Dir {
17742dbef785SGnoCiYeH             return Err(SystemError::ENOTDIR);
17752dbef785SGnoCiYeH         }
17762dbef785SGnoCiYeH 
17772dbef785SGnoCiYeH         // 判断需要创建的类型
17782dbef785SGnoCiYeH         if unlikely(mode.contains(ModeType::S_IFREG)) {
17792dbef785SGnoCiYeH             // 普通文件
1780b5b571e0SLoGin             return self.create(filename, FileType::File, mode);
17812dbef785SGnoCiYeH         }
17822dbef785SGnoCiYeH 
17831074eb34SSamuel Dai         let filename = DName::from(filename.to_uppercase());
17842dbef785SGnoCiYeH         let nod = LockedFATInode::new(
17851074eb34SSamuel Dai             filename.clone(),
17862dbef785SGnoCiYeH             inode.fs.upgrade().unwrap(),
17872dbef785SGnoCiYeH             inode.self_ref.clone(),
17882dbef785SGnoCiYeH             FATDirEntry::File(FATFile::default()),
17892dbef785SGnoCiYeH         );
17902dbef785SGnoCiYeH 
17912dbef785SGnoCiYeH         if mode.contains(ModeType::S_IFIFO) {
17922dbef785SGnoCiYeH             nod.0.lock().metadata.file_type = FileType::Pipe;
17932dbef785SGnoCiYeH             // 创建pipe文件
17942dbef785SGnoCiYeH             let pipe_inode = LockedPipeInode::new();
17952dbef785SGnoCiYeH             // 设置special_node
17962dbef785SGnoCiYeH             nod.0.lock().special_node = Some(SpecialNodeData::Pipe(pipe_inode));
17972dbef785SGnoCiYeH         } else if mode.contains(ModeType::S_IFBLK) {
17982dbef785SGnoCiYeH             nod.0.lock().metadata.file_type = FileType::BlockDevice;
17992dbef785SGnoCiYeH             unimplemented!()
18002dbef785SGnoCiYeH         } else if mode.contains(ModeType::S_IFCHR) {
18012dbef785SGnoCiYeH             nod.0.lock().metadata.file_type = FileType::CharDevice;
18022dbef785SGnoCiYeH             unimplemented!()
18031effcfe5SGnoCiYeH         } else {
18041effcfe5SGnoCiYeH             return Err(SystemError::EINVAL);
18052dbef785SGnoCiYeH         }
18062dbef785SGnoCiYeH 
18071074eb34SSamuel Dai         inode.children.insert(filename, nod.clone());
18082dbef785SGnoCiYeH         Ok(nod)
18092dbef785SGnoCiYeH     }
18102dbef785SGnoCiYeH 
18112dbef785SGnoCiYeH     fn special_node(&self) -> Option<SpecialNodeData> {
18122dbef785SGnoCiYeH         self.0.lock().special_node.clone()
18132dbef785SGnoCiYeH     }
18141074eb34SSamuel Dai 
18151074eb34SSamuel Dai     fn dname(&self) -> Result<DName, SystemError> {
18161074eb34SSamuel Dai         Ok(self.0.lock().dname.clone())
18171074eb34SSamuel Dai     }
18181074eb34SSamuel Dai 
18191074eb34SSamuel Dai     fn parent(&self) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> {
18201074eb34SSamuel Dai         self.0
18211074eb34SSamuel Dai             .lock()
18221074eb34SSamuel Dai             .parent
18231074eb34SSamuel Dai             .upgrade()
18241074eb34SSamuel Dai             .map(|item| item as Arc<dyn IndexNode>)
18251074eb34SSamuel Dai             .ok_or(SystemError::EINVAL)
18261074eb34SSamuel Dai     }
1827004e86ffSlogin }
1828004e86ffSlogin 
1829004e86ffSlogin impl Default for FATFsInfo {
1830004e86ffSlogin     fn default() -> Self {
1831004e86ffSlogin         return FATFsInfo {
1832004e86ffSlogin             lead_sig: FATFsInfo::LEAD_SIG,
1833004e86ffSlogin             struc_sig: FATFsInfo::STRUC_SIG,
1834004e86ffSlogin             free_count: 0xFFFFFFFF,
1835004e86ffSlogin             next_free: RESERVED_CLUSTERS,
1836004e86ffSlogin             trail_sig: FATFsInfo::TRAIL_SIG,
1837004e86ffSlogin             dirty: false,
1838004e86ffSlogin             offset: None,
1839004e86ffSlogin         };
1840004e86ffSlogin     }
1841004e86ffSlogin }
1842004e86ffSlogin 
1843004e86ffSlogin impl Cluster {
1844004e86ffSlogin     pub fn new(cluster: u64) -> Self {
1845004e86ffSlogin         return Cluster {
1846004e86ffSlogin             cluster_num: cluster,
1847004e86ffSlogin             parent_cluster: 0,
1848004e86ffSlogin         };
1849004e86ffSlogin     }
1850004e86ffSlogin }
1851004e86ffSlogin 
1852004e86ffSlogin /// @brief 用于迭代FAT表的内容的簇迭代器对象
1853004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
1854004e86ffSlogin struct ClusterIter<'a> {
1855004e86ffSlogin     /// 迭代器的next要返回的簇
1856004e86ffSlogin     current_cluster: Option<Cluster>,
1857004e86ffSlogin     /// 属于的文件系统
1858004e86ffSlogin     fs: &'a FATFileSystem,
1859004e86ffSlogin }
1860004e86ffSlogin 
1861004e86ffSlogin impl<'a> Iterator for ClusterIter<'a> {
1862004e86ffSlogin     type Item = Cluster;
1863004e86ffSlogin 
1864004e86ffSlogin     fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
1865004e86ffSlogin         // 当前要返回的簇
1866004e86ffSlogin         let ret: Option<Cluster> = self.current_cluster;
1867004e86ffSlogin 
1868004e86ffSlogin         // 获得下一个要返回簇
1869004e86ffSlogin         let new: Option<Cluster> = match self.current_cluster {
1870004e86ffSlogin             Some(c) => {
1871004e86ffSlogin                 let entry: Option<FATEntry> = self.fs.get_fat_entry(c).ok();
1872004e86ffSlogin                 match entry {
1873004e86ffSlogin                     Some(FATEntry::Next(c)) => Some(c),
1874004e86ffSlogin                     _ => None,
1875004e86ffSlogin                 }
1876004e86ffSlogin             }
1877004e86ffSlogin             _ => None,
1878004e86ffSlogin         };
1879004e86ffSlogin 
1880004e86ffSlogin         self.current_cluster = new;
1881004e86ffSlogin         return ret;
1882004e86ffSlogin     }
1883004e86ffSlogin }
1884