xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/fat/fs.rs (revision dfe53cf087ef4c7b6db63d992906b062dc63e93f)
1b5b571e0SLoGin use core::cmp::Ordering;
22dbef785SGnoCiYeH use core::intrinsics::unlikely;
3004e86ffSlogin use core::{any::Any, fmt::Debug};
491e9d4abSLoGin use system_error::SystemError;
5004e86ffSlogin 
6004e86ffSlogin use alloc::{
7004e86ffSlogin     collections::BTreeMap,
8004e86ffSlogin     string::String,
9004e86ffSlogin     sync::{Arc, Weak},
10004e86ffSlogin     vec::Vec,
11004e86ffSlogin };
12004e86ffSlogin 
13c566df45SLoGin use crate::driver::base::device::device_number::DeviceNumber;
14597ecc08STTaq use crate::filesystem::vfs::{Magic, SpecialNodeData, SuperBlock};
152dbef785SGnoCiYeH use crate::ipc::pipe::LockedPipeInode;
16004e86ffSlogin use crate::{
17b087521eSChiichen     driver::base::block::{block_device::LBA_SIZE, disk_info::Partition, SeekFrom},
18004e86ffSlogin     filesystem::vfs::{
1973c607aaSYJwu2023         core::generate_inode_id,
2073c607aaSYJwu2023         file::{FileMode, FilePrivateData},
216b4e7a29SLoGin         syscall::ModeType,
2240609970SGnoCiYeH         FileSystem, FileType, IndexNode, InodeId, Metadata,
23004e86ffSlogin     },
2473c607aaSYJwu2023     kerror,
25004e86ffSlogin     libs::{
26004e86ffSlogin         spinlock::{SpinLock, SpinLockGuard},
27004e86ffSlogin         vec_cursor::VecCursor,
28004e86ffSlogin     },
2978bf93f0SYJwu2023     time::TimeSpec,
30004e86ffSlogin };
31004e86ffSlogin 
322dbef785SGnoCiYeH use super::entry::FATFile;
33004e86ffSlogin use super::{
34004e86ffSlogin     bpb::{BiosParameterBlock, FATType},
35004e86ffSlogin     entry::{FATDir, FATDirEntry, FATDirIter, FATEntry},
36004e86ffSlogin     utils::RESERVED_CLUSTERS,
37004e86ffSlogin };
38004e86ffSlogin 
39597ecc08STTaq const FAT_MAX_NAMELEN: u64 = 255;
40597ecc08STTaq 
41004e86ffSlogin /// FAT32文件系统的最大的文件大小
42004e86ffSlogin pub const MAX_FILE_SIZE: u64 = 0xffff_ffff;
43004e86ffSlogin 
44004e86ffSlogin /// @brief 表示当前簇和上一个簇的关系的结构体
45004e86ffSlogin /// 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。
46004e86ffSlogin #[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
47004e86ffSlogin pub struct Cluster {
48004e86ffSlogin     pub cluster_num: u64,
49004e86ffSlogin     pub parent_cluster: u64,
50004e86ffSlogin }
51004e86ffSlogin 
52004e86ffSlogin impl PartialOrd for Cluster {
53004e86ffSlogin     /// @brief 根据当前簇号比较大小
54004e86ffSlogin     fn partial_cmp(&self, other: &Self) -> Option<core::cmp::Ordering> {
55004e86ffSlogin         return self.cluster_num.partial_cmp(&other.cluster_num);
56004e86ffSlogin     }
57004e86ffSlogin }
58004e86ffSlogin 
59004e86ffSlogin impl PartialEq for Cluster {
60004e86ffSlogin     /// @brief 根据当前簇号比较是否相等
61004e86ffSlogin     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
62004e86ffSlogin         self.cluster_num == other.cluster_num
63004e86ffSlogin     }
64004e86ffSlogin }
65004e86ffSlogin 
66004e86ffSlogin impl Eq for Cluster {}
67004e86ffSlogin 
68004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
69004e86ffSlogin pub struct FATFileSystem {
70004e86ffSlogin     /// 当前文件系统所在的分区
71004e86ffSlogin     pub partition: Arc<Partition>,
72004e86ffSlogin     /// 当前文件系统的BOPB
73004e86ffSlogin     pub bpb: BiosParameterBlock,
74004e86ffSlogin     /// 当前文件系统的第一个数据扇区(相对分区开始位置)
75004e86ffSlogin     pub first_data_sector: u64,
76004e86ffSlogin     /// 文件系统信息结构体
77004e86ffSlogin     pub fs_info: Arc<LockedFATFsInfo>,
78004e86ffSlogin     /// 文件系统的根inode
79004e86ffSlogin     root_inode: Arc<LockedFATInode>,
80004e86ffSlogin }
81004e86ffSlogin 
82004e86ffSlogin /// FAT文件系统的Inode
83004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
84004e86ffSlogin pub struct LockedFATInode(SpinLock<FATInode>);
85004e86ffSlogin 
86004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
87004e86ffSlogin pub struct LockedFATFsInfo(SpinLock<FATFsInfo>);
88004e86ffSlogin 
89004e86ffSlogin impl LockedFATFsInfo {
90004e86ffSlogin     #[inline]
91004e86ffSlogin     pub fn new(fs_info: FATFsInfo) -> Self {
92004e86ffSlogin         return Self(SpinLock::new(fs_info));
93004e86ffSlogin     }
94004e86ffSlogin }
95004e86ffSlogin 
96004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
97004e86ffSlogin pub struct FATInode {
98004e86ffSlogin     /// 指向父Inode的弱引用
99004e86ffSlogin     parent: Weak<LockedFATInode>,
100004e86ffSlogin     /// 指向自身的弱引用
101004e86ffSlogin     self_ref: Weak<LockedFATInode>,
102004e86ffSlogin     /// 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。
103004e86ffSlogin     /// 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。
104004e86ffSlogin     children: BTreeMap<String, Arc<LockedFATInode>>,
105004e86ffSlogin     /// 当前inode的元数据
106004e86ffSlogin     metadata: Metadata,
107004e86ffSlogin     /// 指向inode所在的文件系统对象的指针
108004e86ffSlogin     fs: Weak<FATFileSystem>,
109004e86ffSlogin 
110004e86ffSlogin     /// 根据不同的Inode类型,创建不同的私有字段
111004e86ffSlogin     inode_type: FATDirEntry,
1122dbef785SGnoCiYeH 
1132dbef785SGnoCiYeH     /// 若该节点是特殊文件节点,该字段则为真正的文件节点
1142dbef785SGnoCiYeH     special_node: Option<SpecialNodeData>,
115004e86ffSlogin }
116004e86ffSlogin 
117004e86ffSlogin impl FATInode {
118004e86ffSlogin     /// @brief 更新当前inode的元数据
119004e86ffSlogin     pub fn update_metadata(&mut self) {
120004e86ffSlogin         // todo: 更新文件的访问时间等信息
121004e86ffSlogin         match &self.inode_type {
122004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(f) | FATDirEntry::VolId(f) => {
123004e86ffSlogin                 self.metadata.size = f.size() as i64;
124004e86ffSlogin             }
125004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => {
126004e86ffSlogin                 self.metadata.size = d.size(&self.fs.upgrade().unwrap().clone()) as i64;
127004e86ffSlogin             }
128004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
129004e86ffSlogin                 kerror!("update_metadata: Uninitialized FATDirEntry: {:?}", self);
130004e86ffSlogin                 return;
131004e86ffSlogin             }
132004e86ffSlogin         };
133004e86ffSlogin     }
134004e86ffSlogin 
135676b8ef6SMork     fn find(&mut self, name: &str) -> Result<Arc<LockedFATInode>, SystemError> {
136004e86ffSlogin         match &self.inode_type {
137004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => {
138004e86ffSlogin                 // 尝试在缓存区查找
139004e86ffSlogin                 if let Some(entry) = self.children.get(&name.to_uppercase()) {
140004e86ffSlogin                     return Ok(entry.clone());
141004e86ffSlogin                 }
142004e86ffSlogin                 // 在缓存区找不到
143004e86ffSlogin                 // 在磁盘查找
144004e86ffSlogin                 let fat_entry: FATDirEntry =
145004e86ffSlogin                     d.find_entry(name, None, None, self.fs.upgrade().unwrap())?;
146004e86ffSlogin                 // 创建新的inode
147004e86ffSlogin                 let entry_inode: Arc<LockedFATInode> = LockedFATInode::new(
148004e86ffSlogin                     self.fs.upgrade().unwrap(),
149004e86ffSlogin                     self.self_ref.clone(),
150004e86ffSlogin                     fat_entry,
151004e86ffSlogin                 );
152004e86ffSlogin                 // 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
153004e86ffSlogin                 self.children
154004e86ffSlogin                     .insert(name.to_uppercase(), entry_inode.clone());
155004e86ffSlogin                 return Ok(entry_inode);
156004e86ffSlogin             }
157004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
158004e86ffSlogin                 panic!(
159004e86ffSlogin                     "Uninitialized FAT Inode, fs = {:?}, inode={self:?}",
160004e86ffSlogin                     self.fs
161004e86ffSlogin                 )
162004e86ffSlogin             }
163004e86ffSlogin             _ => {
164676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
165004e86ffSlogin             }
166004e86ffSlogin         }
167004e86ffSlogin     }
168004e86ffSlogin }
169004e86ffSlogin 
170004e86ffSlogin impl LockedFATInode {
171004e86ffSlogin     pub fn new(
172004e86ffSlogin         fs: Arc<FATFileSystem>,
173004e86ffSlogin         parent: Weak<LockedFATInode>,
174004e86ffSlogin         inode_type: FATDirEntry,
175004e86ffSlogin     ) -> Arc<LockedFATInode> {
176004e86ffSlogin         let file_type = if let FATDirEntry::Dir(_) = inode_type {
177004e86ffSlogin             FileType::Dir
178004e86ffSlogin         } else {
179004e86ffSlogin             FileType::File
180004e86ffSlogin         };
181004e86ffSlogin 
182004e86ffSlogin         let inode: Arc<LockedFATInode> = Arc::new(LockedFATInode(SpinLock::new(FATInode {
183b5b571e0SLoGin             parent,
184004e86ffSlogin             self_ref: Weak::default(),
185004e86ffSlogin             children: BTreeMap::new(),
186004e86ffSlogin             fs: Arc::downgrade(&fs),
187b5b571e0SLoGin             inode_type,
188004e86ffSlogin             metadata: Metadata {
189004e86ffSlogin                 dev_id: 0,
190004e86ffSlogin                 inode_id: generate_inode_id(),
191004e86ffSlogin                 size: 0,
192004e86ffSlogin                 blk_size: fs.bpb.bytes_per_sector as usize,
193004e86ffSlogin                 blocks: if let FATType::FAT32(_) = fs.bpb.fat_type {
194004e86ffSlogin                     fs.bpb.total_sectors_32 as usize
195004e86ffSlogin                 } else {
196004e86ffSlogin                     fs.bpb.total_sectors_16 as usize
197004e86ffSlogin                 },
198004e86ffSlogin                 atime: TimeSpec::default(),
199004e86ffSlogin                 mtime: TimeSpec::default(),
200004e86ffSlogin                 ctime: TimeSpec::default(),
201b5b571e0SLoGin                 file_type,
2026b4e7a29SLoGin                 mode: ModeType::from_bits_truncate(0o777),
203004e86ffSlogin                 nlinks: 1,
204004e86ffSlogin                 uid: 0,
205004e86ffSlogin                 gid: 0,
20602343d0bSLoGin                 raw_dev: DeviceNumber::default(),
207004e86ffSlogin             },
2082dbef785SGnoCiYeH             special_node: None,
209004e86ffSlogin         })));
210004e86ffSlogin 
211004e86ffSlogin         inode.0.lock().self_ref = Arc::downgrade(&inode);
212004e86ffSlogin 
213004e86ffSlogin         inode.0.lock().update_metadata();
214004e86ffSlogin 
215004e86ffSlogin         return inode;
216004e86ffSlogin     }
217004e86ffSlogin }
218004e86ffSlogin 
219004e86ffSlogin /// 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)
220004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
221004e86ffSlogin pub struct FATFsInfo {
222004e86ffSlogin     /// Lead Signature - must equal 0x41615252
223004e86ffSlogin     lead_sig: u32,
224004e86ffSlogin     /// Value must equal 0x61417272
225004e86ffSlogin     struc_sig: u32,
226004e86ffSlogin     /// 空闲簇数目
227004e86ffSlogin     free_count: u32,
228004e86ffSlogin     /// 第一个空闲簇的位置(不一定准确,仅供加速查找)
229004e86ffSlogin     next_free: u32,
230004e86ffSlogin     /// 0xAA550000
231004e86ffSlogin     trail_sig: u32,
232004e86ffSlogin     /// Dirty flag to flush to disk
233004e86ffSlogin     dirty: bool,
234004e86ffSlogin     /// FsInfo Structure 在磁盘上的字节偏移量
235004e86ffSlogin     /// Not present for FAT12 and FAT16
236004e86ffSlogin     offset: Option<u64>,
237004e86ffSlogin }
238004e86ffSlogin 
239004e86ffSlogin impl FileSystem for FATFileSystem {
240004e86ffSlogin     fn root_inode(&self) -> Arc<dyn crate::filesystem::vfs::IndexNode> {
241004e86ffSlogin         return self.root_inode.clone();
242004e86ffSlogin     }
243004e86ffSlogin 
244004e86ffSlogin     fn info(&self) -> crate::filesystem::vfs::FsInfo {
245004e86ffSlogin         todo!()
246004e86ffSlogin     }
247004e86ffSlogin 
248004e86ffSlogin     /// @brief 本函数用于实现动态转换。
249004e86ffSlogin     /// 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
250004e86ffSlogin     fn as_any_ref(&self) -> &dyn Any {
251004e86ffSlogin         self
252004e86ffSlogin     }
2531d37ca6dSDonkey Kane 
2541d37ca6dSDonkey Kane     fn name(&self) -> &str {
2551d37ca6dSDonkey Kane         "fat"
2561d37ca6dSDonkey Kane     }
257597ecc08STTaq 
258597ecc08STTaq     fn super_block(&self) -> SuperBlock {
259597ecc08STTaq         SuperBlock::new(
260597ecc08STTaq             Magic::FAT_MAGIC,
261597ecc08STTaq             self.bpb.bytes_per_sector.into(),
262597ecc08STTaq             FAT_MAX_NAMELEN,
263597ecc08STTaq         )
264597ecc08STTaq     }
265004e86ffSlogin }
266004e86ffSlogin 
267004e86ffSlogin impl FATFileSystem {
2682286eda6SWaferJay     /// FAT12允许的最大簇号
2692286eda6SWaferJay     pub const FAT12_MAX_CLUSTER: u32 = 0xFF5;
2702286eda6SWaferJay     /// FAT16允许的最大簇号
2712286eda6SWaferJay     pub const FAT16_MAX_CLUSTER: u32 = 0xFFF5;
2722286eda6SWaferJay     /// FAT32允许的最大簇号
2732286eda6SWaferJay     pub const FAT32_MAX_CLUSTER: u32 = 0x0FFFFFF7;
2742286eda6SWaferJay 
275676b8ef6SMork     pub fn new(partition: Arc<Partition>) -> Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> {
276004e86ffSlogin         let bpb = BiosParameterBlock::new(partition.clone())?;
277004e86ffSlogin 
278004e86ffSlogin         // 从磁盘上读取FAT32文件系统的FsInfo结构体
279004e86ffSlogin         let fs_info: FATFsInfo = match bpb.fat_type {
280004e86ffSlogin             FATType::FAT32(bpb32) => {
281004e86ffSlogin                 let fs_info_in_disk_bytes_offset = partition.lba_start * LBA_SIZE as u64
282004e86ffSlogin                     + bpb32.fs_info as u64 * bpb.bytes_per_sector as u64;
283004e86ffSlogin                 FATFsInfo::new(
284004e86ffSlogin                     partition.clone(),
285004e86ffSlogin                     fs_info_in_disk_bytes_offset,
286004e86ffSlogin                     bpb.bytes_per_sector as usize,
287004e86ffSlogin                 )?
288004e86ffSlogin             }
289004e86ffSlogin             _ => FATFsInfo::default(),
290004e86ffSlogin         };
291004e86ffSlogin 
292004e86ffSlogin         // 根目录项占用的扇区数(向上取整)
293004e86ffSlogin         let root_dir_sectors: u64 = ((bpb.root_entries_cnt as u64 * 32)
294004e86ffSlogin             + (bpb.bytes_per_sector as u64 - 1))
295004e86ffSlogin             / (bpb.bytes_per_sector as u64);
296004e86ffSlogin 
297004e86ffSlogin         // FAT表大小(单位:扇区)
298004e86ffSlogin         let fat_size = if bpb.fat_size_16 != 0 {
299004e86ffSlogin             bpb.fat_size_16 as u64
300004e86ffSlogin         } else {
301004e86ffSlogin             match bpb.fat_type {
302004e86ffSlogin                 FATType::FAT32(x) => x.fat_size_32 as u64,
303004e86ffSlogin                 _ => {
304004e86ffSlogin                     kerror!("FAT12 and FAT16 volumes should have non-zero BPB_FATSz16");
305676b8ef6SMork                     return Err(SystemError::EINVAL);
306004e86ffSlogin                 }
307004e86ffSlogin             }
308004e86ffSlogin         };
309004e86ffSlogin 
310004e86ffSlogin         let first_data_sector =
311004e86ffSlogin             bpb.rsvd_sec_cnt as u64 + (bpb.num_fats as u64 * fat_size) + root_dir_sectors;
312004e86ffSlogin 
313004e86ffSlogin         // 创建文件系统的根节点
314004e86ffSlogin         let root_inode: Arc<LockedFATInode> = Arc::new(LockedFATInode(SpinLock::new(FATInode {
315004e86ffSlogin             parent: Weak::default(),
316004e86ffSlogin             self_ref: Weak::default(),
317004e86ffSlogin             children: BTreeMap::new(),
318004e86ffSlogin             fs: Weak::default(),
319004e86ffSlogin             inode_type: FATDirEntry::UnInit,
320004e86ffSlogin             metadata: Metadata {
321004e86ffSlogin                 dev_id: 0,
322004e86ffSlogin                 inode_id: generate_inode_id(),
323004e86ffSlogin                 size: 0,
324004e86ffSlogin                 blk_size: bpb.bytes_per_sector as usize,
325004e86ffSlogin                 blocks: if let FATType::FAT32(_) = bpb.fat_type {
326004e86ffSlogin                     bpb.total_sectors_32 as usize
327004e86ffSlogin                 } else {
328004e86ffSlogin                     bpb.total_sectors_16 as usize
329004e86ffSlogin                 },
330004e86ffSlogin                 atime: TimeSpec::default(),
331004e86ffSlogin                 mtime: TimeSpec::default(),
332004e86ffSlogin                 ctime: TimeSpec::default(),
333004e86ffSlogin                 file_type: FileType::Dir,
3346b4e7a29SLoGin                 mode: ModeType::from_bits_truncate(0o777),
335004e86ffSlogin                 nlinks: 1,
336004e86ffSlogin                 uid: 0,
337004e86ffSlogin                 gid: 0,
33802343d0bSLoGin                 raw_dev: DeviceNumber::default(),
339004e86ffSlogin             },
3402dbef785SGnoCiYeH             special_node: None,
341004e86ffSlogin         })));
342004e86ffSlogin 
343004e86ffSlogin         let result: Arc<FATFileSystem> = Arc::new(FATFileSystem {
344b5b571e0SLoGin             partition,
345004e86ffSlogin             bpb,
346004e86ffSlogin             first_data_sector,
347004e86ffSlogin             fs_info: Arc::new(LockedFATFsInfo::new(fs_info)),
348b5b571e0SLoGin             root_inode,
349004e86ffSlogin         });
350004e86ffSlogin 
351004e86ffSlogin         // 对root inode加锁,并继续完成初始化工作
352004e86ffSlogin         let mut root_guard: SpinLockGuard<FATInode> = result.root_inode.0.lock();
353004e86ffSlogin         root_guard.inode_type = FATDirEntry::Dir(result.root_dir());
354004e86ffSlogin         root_guard.parent = Arc::downgrade(&result.root_inode);
355004e86ffSlogin         root_guard.self_ref = Arc::downgrade(&result.root_inode);
356004e86ffSlogin         root_guard.fs = Arc::downgrade(&result);
357004e86ffSlogin         // 释放锁
358004e86ffSlogin         drop(root_guard);
359004e86ffSlogin 
360004e86ffSlogin         return Ok(result);
361004e86ffSlogin     }
362004e86ffSlogin 
363004e86ffSlogin     /// @brief 计算每个簇有多少个字节
364004e86ffSlogin     #[inline]
365004e86ffSlogin     pub fn bytes_per_cluster(&self) -> u64 {
366004e86ffSlogin         return (self.bpb.bytes_per_sector as u64) * (self.bpb.sector_per_cluster as u64);
367004e86ffSlogin     }
368004e86ffSlogin 
369004e86ffSlogin     /// @brief 读取当前簇在FAT表中存储的信息
370004e86ffSlogin     ///
371004e86ffSlogin     /// @param cluster 当前簇
372004e86ffSlogin     ///
373004e86ffSlogin     /// @return Ok(FATEntry) 当前簇在FAT表中,存储的信息。(详情见FATEntry的注释)
374676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 错误码
375676b8ef6SMork     pub fn get_fat_entry(&self, cluster: Cluster) -> Result<FATEntry, SystemError> {
376004e86ffSlogin         let current_cluster = cluster.cluster_num;
3776d81180bSLoGin         if current_cluster < 2 {
3786d81180bSLoGin             // 0号簇和1号簇是保留簇,不允许用户使用
3796d81180bSLoGin             return Err(SystemError::EINVAL);
3806d81180bSLoGin         }
381004e86ffSlogin 
382004e86ffSlogin         let fat_type: FATType = self.bpb.fat_type;
383004e86ffSlogin         // 获取FAT表的起始扇区(相对分区起始扇区的偏移量)
384004e86ffSlogin         let fat_start_sector = self.fat_start_sector();
385004e86ffSlogin         let bytes_per_sec = self.bpb.bytes_per_sector as u64;
386004e86ffSlogin 
387004e86ffSlogin         // cluster对应的FAT表项在分区内的字节偏移量
388004e86ffSlogin         let fat_bytes_offset =
389004e86ffSlogin             fat_type.get_fat_bytes_offset(cluster, fat_start_sector, bytes_per_sec);
390004e86ffSlogin 
391004e86ffSlogin         // FAT表项所在的LBA地址
392004e86ffSlogin         // let fat_ent_lba = self.get_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(fat_bytes_offset));
393004e86ffSlogin         let fat_ent_lba = self.partition.lba_start + fat_bytes_offset / LBA_SIZE as u64;
394004e86ffSlogin 
395004e86ffSlogin         // FAT表项在逻辑块内的字节偏移量
396004e86ffSlogin         let blk_offset = self.get_in_block_offset(fat_bytes_offset);
397004e86ffSlogin 
398b5b571e0SLoGin         let mut v: Vec<u8> = vec![0; self.bpb.bytes_per_sector as usize];
399004e86ffSlogin         self.partition
400004e86ffSlogin             .disk()
401b5b571e0SLoGin             .read_at(fat_ent_lba as usize, self.lba_per_sector(), &mut v)?;
402004e86ffSlogin 
403004e86ffSlogin         let mut cursor = VecCursor::new(v);
404004e86ffSlogin         cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(blk_offset as i64))?;
405004e86ffSlogin 
406004e86ffSlogin         let res: FATEntry = match self.bpb.fat_type {
407004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) => {
408004e86ffSlogin                 let mut entry = cursor.read_u16()?;
409004e86ffSlogin                 // 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。
410004e86ffSlogin                 if (current_cluster & 1) > 0 {
411004e86ffSlogin                     entry >>= 4;
412004e86ffSlogin                 } else {
413004e86ffSlogin                     entry &= 0x0fff;
414004e86ffSlogin                 }
415004e86ffSlogin 
416004e86ffSlogin                 if entry == 0 {
417004e86ffSlogin                     FATEntry::Unused
418004e86ffSlogin                 } else if entry == 0x0ff7 {
419004e86ffSlogin                     FATEntry::Bad
420004e86ffSlogin                 } else if entry >= 0x0ff8 {
421004e86ffSlogin                     FATEntry::EndOfChain
422004e86ffSlogin                 } else {
423004e86ffSlogin                     FATEntry::Next(Cluster {
424004e86ffSlogin                         cluster_num: entry as u64,
425004e86ffSlogin                         parent_cluster: current_cluster,
426004e86ffSlogin                     })
427004e86ffSlogin                 }
428004e86ffSlogin             }
429004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
430004e86ffSlogin                 let entry = cursor.read_u16()?;
431004e86ffSlogin 
432004e86ffSlogin                 if entry == 0 {
433004e86ffSlogin                     FATEntry::Unused
434004e86ffSlogin                 } else if entry == 0xfff7 {
435004e86ffSlogin                     FATEntry::Bad
436004e86ffSlogin                 } else if entry >= 0xfff8 {
437004e86ffSlogin                     FATEntry::EndOfChain
438004e86ffSlogin                 } else {
439004e86ffSlogin                     FATEntry::Next(Cluster {
440004e86ffSlogin                         cluster_num: entry as u64,
441004e86ffSlogin                         parent_cluster: current_cluster,
442004e86ffSlogin                     })
443004e86ffSlogin                 }
444004e86ffSlogin             }
445004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
446004e86ffSlogin                 let entry = cursor.read_u32()? & 0x0fffffff;
447004e86ffSlogin 
448004e86ffSlogin                 match entry {
449b5b571e0SLoGin                     _n if (0x0ffffff7..=0x0fffffff).contains(&current_cluster) => {
450004e86ffSlogin                         // 当前簇号不是一个能被获得的簇(可能是文件系统出错了)
451004e86ffSlogin                         kerror!("FAT32 get fat entry: current cluster number [{}] is not an allocatable cluster number.", current_cluster);
452004e86ffSlogin                         FATEntry::Bad
453004e86ffSlogin                     }
454004e86ffSlogin                     0 => FATEntry::Unused,
455004e86ffSlogin                     0x0ffffff7 => FATEntry::Bad,
456004e86ffSlogin                     0x0ffffff8..=0x0fffffff => FATEntry::EndOfChain,
457004e86ffSlogin                     _n => FATEntry::Next(Cluster {
458004e86ffSlogin                         cluster_num: entry as u64,
459004e86ffSlogin                         parent_cluster: current_cluster,
460004e86ffSlogin                     }),
461004e86ffSlogin                 }
462004e86ffSlogin             }
463004e86ffSlogin         };
464004e86ffSlogin         return Ok(res);
465004e86ffSlogin     }
466004e86ffSlogin 
467004e86ffSlogin     /// @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)
468004e86ffSlogin     ///
469004e86ffSlogin     /// @param cluster 当前簇
470004e86ffSlogin     ///
471004e86ffSlogin     /// @return Ok(u64) 当前簇在FAT表中,存储的信息。
472676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 错误码
473676b8ef6SMork     pub fn get_fat_entry_raw(&self, cluster: Cluster) -> Result<u64, SystemError> {
474004e86ffSlogin         let current_cluster = cluster.cluster_num;
475004e86ffSlogin 
476004e86ffSlogin         let fat_type: FATType = self.bpb.fat_type;
477004e86ffSlogin         // 获取FAT表的起始扇区(相对分区起始扇区的偏移量)
478004e86ffSlogin         let fat_start_sector = self.fat_start_sector();
479004e86ffSlogin         let bytes_per_sec = self.bpb.bytes_per_sector as u64;
480004e86ffSlogin 
481004e86ffSlogin         // cluster对应的FAT表项在分区内的字节偏移量
482004e86ffSlogin         let fat_bytes_offset =
483004e86ffSlogin             fat_type.get_fat_bytes_offset(cluster, fat_start_sector, bytes_per_sec);
484004e86ffSlogin 
485004e86ffSlogin         // FAT表项所在的LBA地址
486004e86ffSlogin         let fat_ent_lba = self.get_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(fat_bytes_offset));
487004e86ffSlogin 
488004e86ffSlogin         // FAT表项在逻辑块内的字节偏移量
489004e86ffSlogin         let blk_offset = self.get_in_block_offset(fat_bytes_offset);
490004e86ffSlogin 
491b5b571e0SLoGin         let mut v: Vec<u8> = vec![0; self.bpb.bytes_per_sector as usize];
492004e86ffSlogin         self.partition
493004e86ffSlogin             .disk()
494b5b571e0SLoGin             .read_at(fat_ent_lba, self.lba_per_sector(), &mut v)?;
495004e86ffSlogin 
496004e86ffSlogin         let mut cursor = VecCursor::new(v);
497004e86ffSlogin         cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(blk_offset as i64))?;
498004e86ffSlogin 
499004e86ffSlogin         let res = match self.bpb.fat_type {
500004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) => {
501004e86ffSlogin                 let mut entry = cursor.read_u16()?;
502004e86ffSlogin                 entry = if (current_cluster & 0x0001) > 0 {
503004e86ffSlogin                     entry >> 4
504004e86ffSlogin                 } else {
505004e86ffSlogin                     entry & 0x0fff
506004e86ffSlogin                 };
507004e86ffSlogin                 entry as u64
508004e86ffSlogin             }
509004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
510004e86ffSlogin                 let entry = (cursor.read_u16()?) as u64;
511004e86ffSlogin                 entry
512004e86ffSlogin             }
513004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
514004e86ffSlogin                 let entry = cursor.read_u32()? & 0x0fff_ffff;
515004e86ffSlogin                 entry as u64
516004e86ffSlogin             }
517004e86ffSlogin         };
518004e86ffSlogin 
519004e86ffSlogin         return Ok(res);
520004e86ffSlogin     }
521004e86ffSlogin 
522004e86ffSlogin     /// @brief 获取当前文件系统的root inode,在磁盘上的字节偏移量
523004e86ffSlogin     pub fn root_dir_bytes_offset(&self) -> u64 {
524004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
525004e86ffSlogin             FATType::FAT32(s) => {
526004e86ffSlogin                 let first_sec_cluster: u64 = (s.root_cluster as u64 - 2)
527004e86ffSlogin                     * (self.bpb.sector_per_cluster as u64)
528004e86ffSlogin                     + self.first_data_sector;
529004e86ffSlogin                 return (self.get_lba_from_offset(first_sec_cluster) * LBA_SIZE) as u64;
530004e86ffSlogin             }
531004e86ffSlogin             _ => {
532004e86ffSlogin                 let root_sec = (self.bpb.rsvd_sec_cnt as u64)
533004e86ffSlogin                     + (self.bpb.num_fats as u64) * (self.bpb.fat_size_16 as u64);
534004e86ffSlogin                 return (self.get_lba_from_offset(root_sec) * LBA_SIZE) as u64;
535004e86ffSlogin             }
536004e86ffSlogin         }
537004e86ffSlogin     }
538004e86ffSlogin 
539004e86ffSlogin     /// @brief 获取当前文件系统的根目录项区域的结束位置,在磁盘上的字节偏移量。
540004e86ffSlogin     /// 请注意,当前函数只对FAT12/FAT16生效。对于FAT32,返回None
541004e86ffSlogin     pub fn root_dir_end_bytes_offset(&self) -> Option<u64> {
542004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
543004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) | FATType::FAT16(_) => {
544004e86ffSlogin                 return Some(
545004e86ffSlogin                     self.root_dir_bytes_offset() + (self.bpb.root_entries_cnt as u64) * 32,
546004e86ffSlogin                 );
547004e86ffSlogin             }
548004e86ffSlogin             _ => {
549004e86ffSlogin                 return None;
550004e86ffSlogin             }
551004e86ffSlogin         }
552004e86ffSlogin     }
553004e86ffSlogin 
554004e86ffSlogin     /// @brief 获取簇在磁盘内的字节偏移量(相对磁盘起始位置。注意,不是分区内偏移量)
555004e86ffSlogin     pub fn cluster_bytes_offset(&self, cluster: Cluster) -> u64 {
556004e86ffSlogin         if cluster.cluster_num >= 2 {
557004e86ffSlogin             // 指定簇的第一个扇区号
558004e86ffSlogin             let first_sec_of_cluster = (cluster.cluster_num - 2)
559004e86ffSlogin                 * (self.bpb.sector_per_cluster as u64)
560004e86ffSlogin                 + self.first_data_sector;
561004e86ffSlogin             return (self.get_lba_from_offset(first_sec_of_cluster) * LBA_SIZE) as u64;
562004e86ffSlogin         } else {
563004e86ffSlogin             return 0;
564004e86ffSlogin         }
565004e86ffSlogin     }
566004e86ffSlogin 
567004e86ffSlogin     /// @brief 获取一个空闲簇
568004e86ffSlogin     ///
569004e86ffSlogin     /// @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。
570004e86ffSlogin     ///
571004e86ffSlogin     /// @return Ok(Cluster) 新获取的空闲簇
572676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 错误码
573676b8ef6SMork     pub fn allocate_cluster(&self, prev_cluster: Option<Cluster>) -> Result<Cluster, SystemError> {
574004e86ffSlogin         let end_cluster: Cluster = self.max_cluster_number();
575004e86ffSlogin         let start_cluster: Cluster = match self.bpb.fat_type {
576004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
577b5b571e0SLoGin                 let next_free: u64 = self.fs_info.0.lock().next_free().unwrap_or(0xffffffff);
578004e86ffSlogin                 if next_free < end_cluster.cluster_num {
579004e86ffSlogin                     Cluster::new(next_free)
580004e86ffSlogin                 } else {
581004e86ffSlogin                     Cluster::new(RESERVED_CLUSTERS as u64)
582004e86ffSlogin                 }
583004e86ffSlogin             }
584004e86ffSlogin             _ => Cluster::new(RESERVED_CLUSTERS as u64),
585004e86ffSlogin         };
586004e86ffSlogin 
587004e86ffSlogin         // 寻找一个空的簇
588004e86ffSlogin         let free_cluster: Cluster = match self.get_free_cluster(start_cluster, end_cluster) {
589004e86ffSlogin             Ok(c) => c,
590004e86ffSlogin             Err(_) if start_cluster.cluster_num > RESERVED_CLUSTERS as u64 => {
591004e86ffSlogin                 self.get_free_cluster(Cluster::new(RESERVED_CLUSTERS as u64), end_cluster)?
592004e86ffSlogin             }
593004e86ffSlogin             Err(e) => return Err(e),
594004e86ffSlogin         };
595004e86ffSlogin 
596004e86ffSlogin         self.set_entry(free_cluster, FATEntry::EndOfChain)?;
597004e86ffSlogin         // 减少空闲簇计数
598004e86ffSlogin         self.fs_info.0.lock().update_free_count_delta(-1);
599004e86ffSlogin         // 更新搜索空闲簇的参考量
600004e86ffSlogin         self.fs_info
601004e86ffSlogin             .0
602004e86ffSlogin             .lock()
603004e86ffSlogin             .update_next_free((free_cluster.cluster_num + 1) as u32);
604004e86ffSlogin 
605004e86ffSlogin         // 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。
606004e86ffSlogin         if let Some(prev_cluster) = prev_cluster {
607004e86ffSlogin             // kdebug!("set entry, prev ={prev_cluster:?}, next = {free_cluster:?}");
608004e86ffSlogin             self.set_entry(prev_cluster, FATEntry::Next(free_cluster))?;
609004e86ffSlogin         }
610004e86ffSlogin         // 清空新获取的这个簇
611004e86ffSlogin         self.zero_cluster(free_cluster)?;
612004e86ffSlogin         return Ok(free_cluster);
613004e86ffSlogin     }
614004e86ffSlogin 
615004e86ffSlogin     /// @brief 释放簇链上的所有簇
616004e86ffSlogin     ///
617004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 簇链的第一个簇
618676b8ef6SMork     pub fn deallocate_cluster_chain(&self, start_cluster: Cluster) -> Result<(), SystemError> {
619004e86ffSlogin         let clusters: Vec<Cluster> = self.clusters(start_cluster);
620004e86ffSlogin         for c in clusters {
621004e86ffSlogin             self.deallocate_cluster(c)?;
622004e86ffSlogin         }
623004e86ffSlogin         return Ok(());
624004e86ffSlogin     }
625004e86ffSlogin 
626004e86ffSlogin     /// @brief 释放簇
627004e86ffSlogin     ///
628004e86ffSlogin     /// @param 要释放的簇
629676b8ef6SMork     pub fn deallocate_cluster(&self, cluster: Cluster) -> Result<(), SystemError> {
630004e86ffSlogin         let entry: FATEntry = self.get_fat_entry(cluster)?;
631004e86ffSlogin         // 如果不是坏簇
632004e86ffSlogin         if entry != FATEntry::Bad {
633004e86ffSlogin             self.set_entry(cluster, FATEntry::Unused)?;
634004e86ffSlogin             self.fs_info.0.lock().update_free_count_delta(1);
635004e86ffSlogin             // 安全选项:清空被释放的簇
636004e86ffSlogin             #[cfg(feature = "secure")]
637004e86ffSlogin             self.zero_cluster(cluster)?;
638004e86ffSlogin             return Ok(());
639004e86ffSlogin         } else {
640004e86ffSlogin             // 不能释放坏簇
641004e86ffSlogin             kerror!("Bad clusters cannot be freed.");
642676b8ef6SMork             return Err(SystemError::EFAULT);
643004e86ffSlogin         }
644004e86ffSlogin     }
645004e86ffSlogin 
646004e86ffSlogin     /// @brief 获取文件系统的根目录项
647004e86ffSlogin     pub fn root_dir(&self) -> FATDir {
648004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
649004e86ffSlogin             FATType::FAT32(s) => {
650004e86ffSlogin                 return FATDir {
651004e86ffSlogin                     first_cluster: Cluster::new(s.root_cluster as u64),
652004e86ffSlogin                     dir_name: String::from("/"),
653004e86ffSlogin                     root_offset: None,
654004e86ffSlogin                     short_dir_entry: None,
655004e86ffSlogin                     loc: None,
656004e86ffSlogin                 };
657004e86ffSlogin             }
658004e86ffSlogin             _ => FATDir {
659004e86ffSlogin                 first_cluster: Cluster::new(0),
660004e86ffSlogin                 dir_name: String::from("/"),
661004e86ffSlogin                 root_offset: Some(self.root_dir_bytes_offset()),
662004e86ffSlogin                 short_dir_entry: None,
663004e86ffSlogin                 loc: None,
664004e86ffSlogin             },
665004e86ffSlogin         }
666004e86ffSlogin     }
667004e86ffSlogin 
668004e86ffSlogin     /// @brief 获取FAT表的起始扇区(相对分区起始扇区的偏移量)
669004e86ffSlogin     pub fn fat_start_sector(&self) -> u64 {
670004e86ffSlogin         let active_fat = self.active_fat();
671004e86ffSlogin         let fat_size = self.fat_size();
672004e86ffSlogin         return self.bpb.rsvd_sec_cnt as u64 + active_fat * fat_size;
673004e86ffSlogin     }
674004e86ffSlogin 
675004e86ffSlogin     /// @brief 获取当前活动的FAT表
676004e86ffSlogin     pub fn active_fat(&self) -> u64 {
677004e86ffSlogin         if self.mirroring_enabled() {
678004e86ffSlogin             return 0;
679004e86ffSlogin         } else {
680004e86ffSlogin             match self.bpb.fat_type {
681004e86ffSlogin                 FATType::FAT32(bpb32) => {
682004e86ffSlogin                     return (bpb32.ext_flags & 0x0f) as u64;
683004e86ffSlogin                 }
684004e86ffSlogin                 _ => {
685004e86ffSlogin                     return 0;
686004e86ffSlogin                 }
687004e86ffSlogin             }
688004e86ffSlogin         }
689004e86ffSlogin     }
690004e86ffSlogin 
691004e86ffSlogin     /// @brief 获取当前文件系统的每个FAT表的大小
692004e86ffSlogin     pub fn fat_size(&self) -> u64 {
693004e86ffSlogin         if self.bpb.fat_size_16 != 0 {
694004e86ffSlogin             return self.bpb.fat_size_16 as u64;
695004e86ffSlogin         } else {
696004e86ffSlogin             match self.bpb.fat_type {
697004e86ffSlogin                 FATType::FAT32(bpb32) => {
698004e86ffSlogin                     return bpb32.fat_size_32 as u64;
699004e86ffSlogin                 }
700004e86ffSlogin 
701004e86ffSlogin                 _ => {
702004e86ffSlogin                     panic!("FAT12 and FAT16 volumes should have non-zero BPB_FATSz16");
703004e86ffSlogin                 }
704004e86ffSlogin             }
705004e86ffSlogin         }
706004e86ffSlogin     }
707004e86ffSlogin 
708004e86ffSlogin     /// @brief 判断当前文件系统是否启用了FAT表镜像
709004e86ffSlogin     pub fn mirroring_enabled(&self) -> bool {
710004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
711004e86ffSlogin             FATType::FAT32(bpb32) => {
712004e86ffSlogin                 return (bpb32.ext_flags & 0x80) == 0;
713004e86ffSlogin             }
714004e86ffSlogin             _ => {
715004e86ffSlogin                 return false;
716004e86ffSlogin             }
717004e86ffSlogin         }
718004e86ffSlogin     }
719004e86ffSlogin 
720004e86ffSlogin     /// @brief 根据分区内的扇区偏移量,获得在磁盘上的LBA地址
721004e86ffSlogin     #[inline]
722004e86ffSlogin     pub fn get_lba_from_offset(&self, in_partition_sec_offset: u64) -> usize {
723004e86ffSlogin         return (self.partition.lba_start
724004e86ffSlogin             + in_partition_sec_offset * (self.bpb.bytes_per_sector as u64 / LBA_SIZE as u64))
725004e86ffSlogin             as usize;
726004e86ffSlogin     }
727004e86ffSlogin 
728004e86ffSlogin     /// @brief 获取每个扇区占用多少个LBA
729004e86ffSlogin     #[inline]
730004e86ffSlogin     pub fn lba_per_sector(&self) -> usize {
731004e86ffSlogin         return self.bpb.bytes_per_sector as usize / LBA_SIZE;
732004e86ffSlogin     }
733004e86ffSlogin 
734004e86ffSlogin     /// @brief 将分区内字节偏移量转换为扇区偏移量
735004e86ffSlogin     #[inline]
736004e86ffSlogin     pub fn bytes_to_sector(&self, in_partition_bytes_offset: u64) -> u64 {
737004e86ffSlogin         return in_partition_bytes_offset / (self.bpb.bytes_per_sector as u64);
738004e86ffSlogin     }
739004e86ffSlogin 
740004e86ffSlogin     /// @brief 根据磁盘上的字节偏移量,获取对应位置在分区内的字节偏移量
741004e86ffSlogin     #[inline]
742004e86ffSlogin     pub fn get_in_partition_bytes_offset(&self, disk_bytes_offset: u64) -> u64 {
743004e86ffSlogin         return disk_bytes_offset - (self.partition.lba_start * LBA_SIZE as u64);
744004e86ffSlogin     }
745004e86ffSlogin 
746004e86ffSlogin     /// @brief 根据字节偏移量计算在逻辑块内的字节偏移量
747004e86ffSlogin     #[inline]
748004e86ffSlogin     pub fn get_in_block_offset(&self, bytes_offset: u64) -> u64 {
749004e86ffSlogin         return bytes_offset % LBA_SIZE as u64;
750004e86ffSlogin     }
751004e86ffSlogin 
752004e86ffSlogin     /// @brief 获取在FAT表中,以start_cluster开头的FAT链的所有簇的信息
753004e86ffSlogin     ///
754004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 整个FAT链的起始簇号
755004e86ffSlogin     pub fn clusters(&self, start_cluster: Cluster) -> Vec<Cluster> {
756004e86ffSlogin         return self.cluster_iter(start_cluster).collect();
757004e86ffSlogin     }
758004e86ffSlogin 
759004e86ffSlogin     /// @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)
760004e86ffSlogin     ///
761004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 整个FAT链的起始簇号
762004e86ffSlogin     pub fn num_clusters_chain(&self, start_cluster: Cluster) -> u64 {
763004e86ffSlogin         return self
764004e86ffSlogin             .cluster_iter(start_cluster)
765004e86ffSlogin             .fold(0, |size, _cluster| size + 1);
766004e86ffSlogin     }
767004e86ffSlogin     /// @brief 获取一个簇迭代器对象
768004e86ffSlogin     ///
769004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 整个FAT链的起始簇号
770004e86ffSlogin     fn cluster_iter(&self, start_cluster: Cluster) -> ClusterIter {
771004e86ffSlogin         return ClusterIter {
772004e86ffSlogin             current_cluster: Some(start_cluster),
773004e86ffSlogin             fs: self,
774004e86ffSlogin         };
775004e86ffSlogin     }
776004e86ffSlogin 
777004e86ffSlogin     /// @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)
778004e86ffSlogin     #[inline]
779004e86ffSlogin     pub fn get_cluster_by_relative(&self, start_cluster: Cluster, n: usize) -> Option<Cluster> {
780b5b571e0SLoGin         return self.cluster_iter(start_cluster).nth(n);
781004e86ffSlogin     }
782004e86ffSlogin 
783004e86ffSlogin     /// @brief 获取整个簇链的最后一个簇
784004e86ffSlogin     #[inline]
785004e86ffSlogin     pub fn get_last_cluster(&self, start_cluster: Cluster) -> Option<Cluster> {
786004e86ffSlogin         return self.cluster_iter(start_cluster).last();
787004e86ffSlogin     }
788004e86ffSlogin 
789004e86ffSlogin     /// @brief 判断FAT文件系统的shut bit是否正常。
790004e86ffSlogin     /// 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”
791004e86ffSlogin     /// 参考资料:https://thestarman.pcministry.com/DOS/DirtyShutdownFlag.html
792004e86ffSlogin     ///
793004e86ffSlogin     /// @return Ok(true) 正常
794004e86ffSlogin     /// @return Ok(false) 不正常
795676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 在判断时发生错误
79691e9d4abSLoGin     #[allow(dead_code)]
797676b8ef6SMork     pub fn is_shut_bit_ok(&mut self) -> Result<bool, SystemError> {
798004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
799004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
800004e86ffSlogin                 // 对于FAT32, error bit位于第一个扇区的第8字节。
801004e86ffSlogin                 let bit = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? & 0x0800_0000;
802004e86ffSlogin                 return Ok(bit > 0);
803004e86ffSlogin             }
804004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
805004e86ffSlogin                 let bit = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? & 0x8000;
806004e86ffSlogin                 return Ok(bit > 0);
807004e86ffSlogin             }
808004e86ffSlogin             _ => return Ok(true),
809004e86ffSlogin         }
810004e86ffSlogin     }
811004e86ffSlogin 
812004e86ffSlogin     /// @brief 判断FAT文件系统的hard error bit是否正常。
813004e86ffSlogin     /// 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
814004e86ffSlogin     /// 卷上的某些扇区可能已损坏。
815004e86ffSlogin     /// 参考资料:https://thestarman.pcministry.com/DOS/DirtyShutdownFlag.html
816004e86ffSlogin     ///
817004e86ffSlogin     /// @return Ok(true) 正常
818004e86ffSlogin     /// @return Ok(false) 不正常
819676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 在判断时发生错误
820676b8ef6SMork     pub fn is_hard_error_bit_ok(&mut self) -> Result<bool, SystemError> {
821004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
822004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
823004e86ffSlogin                 let bit = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? & 0x0400_0000;
824004e86ffSlogin                 return Ok(bit > 0);
825004e86ffSlogin             }
826004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
827004e86ffSlogin                 let bit = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? & 0x4000;
828004e86ffSlogin                 return Ok(bit > 0);
829004e86ffSlogin             }
830004e86ffSlogin             _ => return Ok(true),
831004e86ffSlogin         }
832004e86ffSlogin     }
833004e86ffSlogin 
834004e86ffSlogin     /// @brief 设置文件系统的shut bit为正常状态
835004e86ffSlogin     /// 参考资料:https://thestarman.pcministry.com/DOS/DirtyShutdownFlag.html
836004e86ffSlogin     ///
837004e86ffSlogin     /// @return Ok(()) 设置成功
838676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 在设置过程中,出现错误
839676b8ef6SMork     pub fn set_shut_bit_ok(&mut self) -> Result<(), SystemError> {
840004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
841004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
842004e86ffSlogin                 let raw_entry = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? | 0x0800_0000;
843004e86ffSlogin                 self.set_entry(Cluster::new(1), FATEntry::Next(Cluster::new(raw_entry)))?;
844004e86ffSlogin 
845004e86ffSlogin                 return Ok(());
846004e86ffSlogin             }
847004e86ffSlogin 
848004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
849004e86ffSlogin                 let raw_entry = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? | 0x8000;
850004e86ffSlogin                 self.set_entry(Cluster::new(1), FATEntry::Next(Cluster::new(raw_entry)))?;
851004e86ffSlogin                 return Ok(());
852004e86ffSlogin             }
853004e86ffSlogin             _ => return Ok(()),
854004e86ffSlogin         }
855004e86ffSlogin     }
856004e86ffSlogin 
857004e86ffSlogin     /// @brief 设置文件系统的hard error bit为正常状态
858004e86ffSlogin     /// 参考资料:https://thestarman.pcministry.com/DOS/DirtyShutdownFlag.html
859004e86ffSlogin     ///
860004e86ffSlogin     /// @return Ok(()) 设置成功
861676b8ef6SMork     /// @return Err(SystemError) 在设置过程中,出现错误
862676b8ef6SMork     pub fn set_hard_error_bit_ok(&mut self) -> Result<(), SystemError> {
863004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
864004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
865004e86ffSlogin                 let raw_entry = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? | 0x0400_0000;
866004e86ffSlogin                 self.set_entry(Cluster::new(1), FATEntry::Next(Cluster::new(raw_entry)))?;
867004e86ffSlogin                 return Ok(());
868004e86ffSlogin             }
869004e86ffSlogin 
870004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
871004e86ffSlogin                 let raw_entry = self.get_fat_entry_raw(Cluster::new(1))? | 0x4000;
872004e86ffSlogin                 self.set_entry(Cluster::new(1), FATEntry::Next(Cluster::new(raw_entry)))?;
873004e86ffSlogin                 return Ok(());
874004e86ffSlogin             }
875004e86ffSlogin             _ => return Ok(()),
876004e86ffSlogin         }
877004e86ffSlogin     }
878004e86ffSlogin 
879004e86ffSlogin     /// @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
880676b8ef6SMork     pub fn umount(&mut self) -> Result<(), SystemError> {
881004e86ffSlogin         self.fs_info.0.lock().flush(&self.partition)?;
882004e86ffSlogin 
883004e86ffSlogin         self.set_shut_bit_ok()?;
884004e86ffSlogin 
885004e86ffSlogin         self.set_hard_error_bit_ok()?;
886004e86ffSlogin 
887004e86ffSlogin         self.partition.disk().sync()?;
888004e86ffSlogin 
889004e86ffSlogin         return Ok(());
890004e86ffSlogin     }
891004e86ffSlogin 
892004e86ffSlogin     /// @brief 获取文件系统的最大簇号
893004e86ffSlogin     pub fn max_cluster_number(&self) -> Cluster {
894004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
895004e86ffSlogin             FATType::FAT32(s) => {
896004e86ffSlogin                 // FAT32
897004e86ffSlogin 
898004e86ffSlogin                 // 数据扇区数量(总扇区数-保留扇区-FAT占用的扇区)
899004e86ffSlogin                 let data_sec: u64 = self.bpb.total_sectors_32 as u64
900004e86ffSlogin                     - (self.bpb.rsvd_sec_cnt as u64
901004e86ffSlogin                         + self.bpb.num_fats as u64 * s.fat_size_32 as u64);
902004e86ffSlogin 
903004e86ffSlogin                 // 数据区的簇数量
904004e86ffSlogin                 let total_clusters: u64 = data_sec / self.bpb.sector_per_cluster as u64;
905004e86ffSlogin 
906004e86ffSlogin                 // 返回最大的簇号
907004e86ffSlogin                 return Cluster::new(total_clusters + RESERVED_CLUSTERS as u64 - 1);
908004e86ffSlogin             }
909004e86ffSlogin 
910004e86ffSlogin             _ => {
911004e86ffSlogin                 // FAT12 / FAT16
912004e86ffSlogin                 let root_dir_sectors: u64 = (((self.bpb.root_entries_cnt as u64) * 32)
913004e86ffSlogin                     + self.bpb.bytes_per_sector as u64
914004e86ffSlogin                     - 1)
915004e86ffSlogin                     / self.bpb.bytes_per_sector as u64;
916004e86ffSlogin                 // 数据区扇区数
917004e86ffSlogin                 let data_sec: u64 = self.bpb.total_sectors_16 as u64
918004e86ffSlogin                     - (self.bpb.rsvd_sec_cnt as u64
919004e86ffSlogin                         + (self.bpb.num_fats as u64 * self.bpb.fat_size_16 as u64)
920004e86ffSlogin                         + root_dir_sectors);
921004e86ffSlogin                 let total_clusters = data_sec / self.bpb.sector_per_cluster as u64;
922004e86ffSlogin                 return Cluster::new(total_clusters + RESERVED_CLUSTERS as u64 - 1);
923004e86ffSlogin             }
924004e86ffSlogin         }
925004e86ffSlogin     }
926004e86ffSlogin 
927004e86ffSlogin     /// @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
928004e86ffSlogin     ///
929004e86ffSlogin     /// @param start_cluster 起始簇号
930004e86ffSlogin     /// @param end_cluster 终止簇号(不包含)
931004e86ffSlogin     ///
932004e86ffSlogin     /// @return Ok(Cluster) 寻找到的空闲簇
933676b8ef6SMork     /// @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.
934004e86ffSlogin     pub fn get_free_cluster(
935004e86ffSlogin         &self,
936004e86ffSlogin         start_cluster: Cluster,
937004e86ffSlogin         end_cluster: Cluster,
938676b8ef6SMork     ) -> Result<Cluster, SystemError> {
939004e86ffSlogin         let max_cluster: Cluster = self.max_cluster_number();
940004e86ffSlogin         let mut cluster: u64 = start_cluster.cluster_num;
941004e86ffSlogin 
942004e86ffSlogin         let fat_type: FATType = self.bpb.fat_type;
943004e86ffSlogin         let fat_start_sector: u64 = self.fat_start_sector();
944004e86ffSlogin         let bytes_per_sec: u64 = self.bpb.bytes_per_sector as u64;
945004e86ffSlogin 
946004e86ffSlogin         match fat_type {
947004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) => {
948004e86ffSlogin                 let part_bytes_offset: u64 =
949004e86ffSlogin                     fat_type.get_fat_bytes_offset(start_cluster, fat_start_sector, bytes_per_sec);
950004e86ffSlogin                 let in_block_offset = self.get_in_block_offset(part_bytes_offset);
951004e86ffSlogin 
952004e86ffSlogin                 let lba = self.get_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(part_bytes_offset));
953004e86ffSlogin 
954004e86ffSlogin                 // 由于FAT12的FAT表不大于6K,因此直接读取6K
955004e86ffSlogin                 let num_lba = (6 * 1024) / LBA_SIZE;
956b5b571e0SLoGin                 let mut v: Vec<u8> = vec![0; num_lba * LBA_SIZE];
957004e86ffSlogin                 self.partition.disk().read_at(lba, num_lba, &mut v)?;
958004e86ffSlogin 
959004e86ffSlogin                 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
960004e86ffSlogin                 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
961004e86ffSlogin 
962004e86ffSlogin                 let mut packed_val: u16 = cursor.read_u16()?;
963004e86ffSlogin                 loop {
964004e86ffSlogin                     let val = if (cluster & 0x1) > 0 {
965004e86ffSlogin                         packed_val >> 4
966004e86ffSlogin                     } else {
967004e86ffSlogin                         packed_val & 0x0fff
968004e86ffSlogin                     };
969004e86ffSlogin                     if val == 0 {
970b5b571e0SLoGin                         return Ok(Cluster::new(cluster));
971004e86ffSlogin                     }
972004e86ffSlogin 
973004e86ffSlogin                     cluster += 1;
974004e86ffSlogin 
975004e86ffSlogin                     // 磁盘无剩余空间,或者簇号达到给定的最大值
976004e86ffSlogin                     if cluster == end_cluster.cluster_num || cluster == max_cluster.cluster_num {
977676b8ef6SMork                         return Err(SystemError::ENOSPC);
978004e86ffSlogin                     }
979004e86ffSlogin 
980004e86ffSlogin                     packed_val = match cluster & 1 {
981004e86ffSlogin                         0 => cursor.read_u16()?,
982004e86ffSlogin                         _ => {
983004e86ffSlogin                             let next_byte = cursor.read_u8()? as u16;
984004e86ffSlogin                             (packed_val >> 8) | (next_byte << 8)
985004e86ffSlogin                         }
986004e86ffSlogin                     };
987004e86ffSlogin                 }
988004e86ffSlogin             }
989004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
990004e86ffSlogin                 // todo: 优化这里,减少读取磁盘的次数。
991004e86ffSlogin                 while cluster < end_cluster.cluster_num && cluster < max_cluster.cluster_num {
992004e86ffSlogin                     let part_bytes_offset: u64 = fat_type.get_fat_bytes_offset(
993004e86ffSlogin                         Cluster::new(cluster),
994004e86ffSlogin                         fat_start_sector,
995004e86ffSlogin                         bytes_per_sec,
996004e86ffSlogin                     );
997004e86ffSlogin                     let in_block_offset = self.get_in_block_offset(part_bytes_offset);
998004e86ffSlogin 
999004e86ffSlogin                     let lba = self.get_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(part_bytes_offset));
1000004e86ffSlogin 
1001b5b571e0SLoGin                     let mut v: Vec<u8> = vec![0; self.lba_per_sector() * LBA_SIZE];
1002004e86ffSlogin                     self.partition
1003004e86ffSlogin                         .disk()
1004004e86ffSlogin                         .read_at(lba, self.lba_per_sector(), &mut v)?;
1005004e86ffSlogin 
1006004e86ffSlogin                     let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1007004e86ffSlogin                     cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1008004e86ffSlogin 
1009004e86ffSlogin                     let val = cursor.read_u16()?;
1010004e86ffSlogin                     // 找到空闲簇
1011004e86ffSlogin                     if val == 0 {
1012004e86ffSlogin                         return Ok(Cluster::new(val as u64));
1013004e86ffSlogin                     }
1014004e86ffSlogin                     cluster += 1;
1015004e86ffSlogin                 }
1016004e86ffSlogin 
1017004e86ffSlogin                 // 磁盘无剩余空间,或者簇号达到给定的最大值
1018676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOSPC);
1019004e86ffSlogin             }
1020004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
1021004e86ffSlogin                 // todo: 优化这里,减少读取磁盘的次数。
1022004e86ffSlogin                 while cluster < end_cluster.cluster_num && cluster < max_cluster.cluster_num {
1023004e86ffSlogin                     let part_bytes_offset: u64 = fat_type.get_fat_bytes_offset(
1024004e86ffSlogin                         Cluster::new(cluster),
1025004e86ffSlogin                         fat_start_sector,
1026004e86ffSlogin                         bytes_per_sec,
1027004e86ffSlogin                     );
1028004e86ffSlogin                     let in_block_offset = self.get_in_block_offset(part_bytes_offset);
1029004e86ffSlogin 
1030004e86ffSlogin                     let lba = self.get_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(part_bytes_offset));
1031004e86ffSlogin 
1032b5b571e0SLoGin                     let mut v: Vec<u8> = vec![0; self.lba_per_sector() * LBA_SIZE];
1033004e86ffSlogin                     self.partition
1034004e86ffSlogin                         .disk()
1035004e86ffSlogin                         .read_at(lba, self.lba_per_sector(), &mut v)?;
1036004e86ffSlogin 
1037004e86ffSlogin                     let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1038004e86ffSlogin                     cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1039004e86ffSlogin 
1040004e86ffSlogin                     let val = cursor.read_u32()? & 0x0fffffff;
1041004e86ffSlogin 
1042004e86ffSlogin                     if val == 0 {
1043004e86ffSlogin                         return Ok(Cluster::new(cluster));
1044004e86ffSlogin                     }
1045004e86ffSlogin                     cluster += 1;
1046004e86ffSlogin                 }
1047004e86ffSlogin 
1048004e86ffSlogin                 // 磁盘无剩余空间,或者簇号达到给定的最大值
1049676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOSPC);
1050004e86ffSlogin             }
1051004e86ffSlogin         }
1052004e86ffSlogin     }
1053004e86ffSlogin 
1054004e86ffSlogin     /// @brief 在FAT表中,设置指定的簇的信息。
1055004e86ffSlogin     ///
1056004e86ffSlogin     /// @param cluster 目标簇
1057004e86ffSlogin     /// @param fat_entry 这个簇在FAT表中,存储的信息(下一个簇的簇号)
1058676b8ef6SMork     pub fn set_entry(&self, cluster: Cluster, fat_entry: FATEntry) -> Result<(), SystemError> {
1059004e86ffSlogin         // fat表项在分区上的字节偏移量
1060004e86ffSlogin         let fat_part_bytes_offset: u64 = self.bpb.fat_type.get_fat_bytes_offset(
1061004e86ffSlogin             cluster,
1062004e86ffSlogin             self.fat_start_sector(),
1063004e86ffSlogin             self.bpb.bytes_per_sector as u64,
1064004e86ffSlogin         );
1065004e86ffSlogin 
1066004e86ffSlogin         match self.bpb.fat_type {
1067004e86ffSlogin             FATType::FAT12(_) => {
1068004e86ffSlogin                 // 计算要写入的值
1069004e86ffSlogin                 let raw_val: u16 = match fat_entry {
1070004e86ffSlogin                     FATEntry::Unused => 0,
1071004e86ffSlogin                     FATEntry::Bad => 0xff7,
1072004e86ffSlogin                     FATEntry::EndOfChain => 0xfff,
1073004e86ffSlogin                     FATEntry::Next(c) => c.cluster_num as u16,
1074004e86ffSlogin                 };
1075004e86ffSlogin 
1076004e86ffSlogin                 let in_block_offset = self.get_in_block_offset(fat_part_bytes_offset);
1077004e86ffSlogin 
1078004e86ffSlogin                 let lba = self.get_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(fat_part_bytes_offset));
1079004e86ffSlogin 
1080b5b571e0SLoGin                 let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1081004e86ffSlogin                 self.partition.disk().read_at(lba, 1, &mut v)?;
1082004e86ffSlogin 
1083004e86ffSlogin                 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1084004e86ffSlogin                 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1085004e86ffSlogin 
1086004e86ffSlogin                 let old_val: u16 = cursor.read_u16()?;
1087004e86ffSlogin                 let new_val: u16 = if (cluster.cluster_num & 0x1) > 0 {
1088004e86ffSlogin                     (old_val & 0x000f) | (raw_val << 4)
1089004e86ffSlogin                 } else {
1090004e86ffSlogin                     (old_val & 0xf000) | raw_val
1091004e86ffSlogin                 };
1092004e86ffSlogin 
1093004e86ffSlogin                 // 写回数据到磁盘上
1094004e86ffSlogin                 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1095004e86ffSlogin                 cursor.write_u16(new_val)?;
1096004e86ffSlogin                 self.partition.disk().write_at(lba, 1, cursor.as_slice())?;
1097004e86ffSlogin                 return Ok(());
1098004e86ffSlogin             }
1099004e86ffSlogin             FATType::FAT16(_) => {
1100004e86ffSlogin                 // 计算要写入的值
1101004e86ffSlogin                 let raw_val: u16 = match fat_entry {
1102004e86ffSlogin                     FATEntry::Unused => 0,
1103004e86ffSlogin                     FATEntry::Bad => 0xfff7,
1104004e86ffSlogin                     FATEntry::EndOfChain => 0xfdff,
1105004e86ffSlogin                     FATEntry::Next(c) => c.cluster_num as u16,
1106004e86ffSlogin                 };
1107004e86ffSlogin 
1108004e86ffSlogin                 let in_block_offset = self.get_in_block_offset(fat_part_bytes_offset);
1109004e86ffSlogin 
1110004e86ffSlogin                 let lba = self.get_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(fat_part_bytes_offset));
1111004e86ffSlogin 
1112b5b571e0SLoGin                 let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1113004e86ffSlogin                 self.partition.disk().read_at(lba, 1, &mut v)?;
1114004e86ffSlogin 
1115004e86ffSlogin                 let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1116004e86ffSlogin                 cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1117004e86ffSlogin 
1118004e86ffSlogin                 cursor.write_u16(raw_val)?;
1119004e86ffSlogin                 self.partition.disk().write_at(lba, 1, cursor.as_slice())?;
1120004e86ffSlogin 
1121004e86ffSlogin                 return Ok(());
1122004e86ffSlogin             }
1123004e86ffSlogin             FATType::FAT32(_) => {
1124004e86ffSlogin                 let fat_size: u64 = self.fat_size();
1125004e86ffSlogin                 let bound: u64 = if self.mirroring_enabled() {
1126004e86ffSlogin                     1
1127004e86ffSlogin                 } else {
1128004e86ffSlogin                     self.bpb.num_fats as u64
1129004e86ffSlogin                 };
1130004e86ffSlogin                 // kdebug!("set entry, bound={bound}, fat_size={fat_size}");
1131004e86ffSlogin                 for i in 0..bound {
1132004e86ffSlogin                     // 当前操作的FAT表在磁盘上的字节偏移量
1133004e86ffSlogin                     let f_offset: u64 = fat_part_bytes_offset + i * fat_size;
1134004e86ffSlogin                     let in_block_offset: u64 = self.get_in_block_offset(f_offset);
1135004e86ffSlogin                     let lba = self.get_lba_from_offset(self.bytes_to_sector(f_offset));
1136004e86ffSlogin 
1137004e86ffSlogin                     // kdebug!("set entry, lba={lba}, in_block_offset={in_block_offset}");
1138b5b571e0SLoGin                     let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1139004e86ffSlogin                     self.partition.disk().read_at(lba, 1, &mut v)?;
1140004e86ffSlogin 
1141004e86ffSlogin                     let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1142004e86ffSlogin                     cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1143004e86ffSlogin 
1144004e86ffSlogin                     // FAT32的高4位保留
1145004e86ffSlogin                     let old_bits = cursor.read_u32()? & 0xf0000000;
1146004e86ffSlogin 
1147004e86ffSlogin                     if fat_entry == FATEntry::Unused
1148004e86ffSlogin                         && cluster.cluster_num >= 0x0ffffff7
1149004e86ffSlogin                         && cluster.cluster_num <= 0x0fffffff
1150004e86ffSlogin                     {
1151004e86ffSlogin                         kerror!(
1152004e86ffSlogin                             "FAT32: Reserved Cluster {:?} cannot be marked as free",
1153004e86ffSlogin                             cluster
1154004e86ffSlogin                         );
1155676b8ef6SMork                         return Err(SystemError::EPERM);
1156004e86ffSlogin                     }
1157004e86ffSlogin 
1158004e86ffSlogin                     // 计算要写入的值
1159004e86ffSlogin                     let mut raw_val: u32 = match fat_entry {
1160004e86ffSlogin                         FATEntry::Unused => 0,
1161004e86ffSlogin                         FATEntry::Bad => 0x0FFFFFF7,
1162004e86ffSlogin                         FATEntry::EndOfChain => 0x0FFFFFFF,
1163004e86ffSlogin                         FATEntry::Next(c) => c.cluster_num as u32,
1164004e86ffSlogin                     };
1165004e86ffSlogin 
1166004e86ffSlogin                     // 恢复保留位
1167004e86ffSlogin                     raw_val |= old_bits;
1168004e86ffSlogin 
1169004e86ffSlogin                     // kdebug!("sent entry, raw_val={raw_val}");
1170004e86ffSlogin 
1171004e86ffSlogin                     cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1172004e86ffSlogin                     cursor.write_u32(raw_val)?;
1173004e86ffSlogin 
1174004e86ffSlogin                     self.partition.disk().write_at(lba, 1, cursor.as_slice())?;
1175004e86ffSlogin                 }
1176004e86ffSlogin 
1177004e86ffSlogin                 return Ok(());
1178004e86ffSlogin             }
1179004e86ffSlogin         }
1180004e86ffSlogin     }
1181004e86ffSlogin 
1182004e86ffSlogin     /// @brief 清空指定的簇
1183004e86ffSlogin     ///
1184004e86ffSlogin     /// @param cluster 要被清空的簇
1185676b8ef6SMork     pub fn zero_cluster(&self, cluster: Cluster) -> Result<(), SystemError> {
1186004e86ffSlogin         // 准备数据,用于写入
1187004e86ffSlogin         let zeros: Vec<u8> = vec![0u8; self.bytes_per_cluster() as usize];
1188004e86ffSlogin         let offset: usize = self.cluster_bytes_offset(cluster) as usize;
1189004e86ffSlogin         self.partition
1190004e86ffSlogin             .disk()
1191b087521eSChiichen             .write_at_bytes(offset, zeros.len(), zeros.as_slice())?;
1192004e86ffSlogin         return Ok(());
1193004e86ffSlogin     }
1194004e86ffSlogin }
1195004e86ffSlogin 
1196004e86ffSlogin impl Drop for FATFileSystem {
1197004e86ffSlogin     fn drop(&mut self) {
1198004e86ffSlogin         let r = self.umount();
1199004e86ffSlogin         if r.is_err() {
1200004e86ffSlogin             kerror!(
1201676b8ef6SMork                 "Umount FAT filesystem failed: errno={:?}, FS detail:{self:?}",
12028d72b68dSJomo                 r.as_ref().unwrap_err()
1203004e86ffSlogin             );
1204004e86ffSlogin         }
1205004e86ffSlogin     }
1206004e86ffSlogin }
1207004e86ffSlogin 
1208004e86ffSlogin impl FATFsInfo {
1209004e86ffSlogin     const LEAD_SIG: u32 = 0x41615252;
1210004e86ffSlogin     const STRUC_SIG: u32 = 0x61417272;
1211004e86ffSlogin     const TRAIL_SIG: u32 = 0xAA550000;
121291e9d4abSLoGin     #[allow(dead_code)]
1213004e86ffSlogin     const FS_INFO_SIZE: u64 = 512;
1214004e86ffSlogin 
1215004e86ffSlogin     /// @brief 从磁盘上读取FAT文件系统的FSInfo结构体
1216004e86ffSlogin     ///
1217004e86ffSlogin     /// @param partition 磁盘分区
1218004e86ffSlogin     /// @param in_disk_fs_info_offset FSInfo扇区在磁盘内的字节偏移量(单位:字节)
1219004e86ffSlogin     /// @param bytes_per_sec 每扇区字节数
1220004e86ffSlogin     pub fn new(
1221004e86ffSlogin         partition: Arc<Partition>,
1222004e86ffSlogin         in_disk_fs_info_offset: u64,
1223004e86ffSlogin         bytes_per_sec: usize,
1224676b8ef6SMork     ) -> Result<Self, SystemError> {
1225b5b571e0SLoGin         let mut v = vec![0; bytes_per_sec];
1226004e86ffSlogin 
1227004e86ffSlogin         // 计算fs_info扇区在磁盘上的字节偏移量,从磁盘读取数据
1228004e86ffSlogin         partition
1229004e86ffSlogin             .disk()
1230004e86ffSlogin             .read_at(in_disk_fs_info_offset as usize / LBA_SIZE, 1, &mut v)?;
1231004e86ffSlogin         let mut cursor = VecCursor::new(v);
1232004e86ffSlogin 
1233b5b571e0SLoGin         let mut fsinfo = FATFsInfo {
1234b5b571e0SLoGin             lead_sig: cursor.read_u32()?,
1235b5b571e0SLoGin             ..Default::default()
1236b5b571e0SLoGin         };
1237004e86ffSlogin         cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(480))?;
1238004e86ffSlogin         fsinfo.struc_sig = cursor.read_u32()?;
1239004e86ffSlogin         fsinfo.free_count = cursor.read_u32()?;
1240004e86ffSlogin         fsinfo.next_free = cursor.read_u32()?;
1241004e86ffSlogin 
1242004e86ffSlogin         cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(12))?;
1243004e86ffSlogin 
1244004e86ffSlogin         fsinfo.trail_sig = cursor.read_u32()?;
1245004e86ffSlogin         fsinfo.dirty = false;
1246004e86ffSlogin         fsinfo.offset = Some(in_disk_fs_info_offset);
1247004e86ffSlogin 
1248004e86ffSlogin         if fsinfo.is_valid() {
1249004e86ffSlogin             return Ok(fsinfo);
1250004e86ffSlogin         } else {
1251004e86ffSlogin             kerror!("Error occurred while parsing FATFsInfo.");
1252676b8ef6SMork             return Err(SystemError::EINVAL);
1253004e86ffSlogin         }
1254004e86ffSlogin     }
1255004e86ffSlogin 
1256004e86ffSlogin     /// @brief 判断是否为正确的FsInfo结构体
1257004e86ffSlogin     fn is_valid(&self) -> bool {
1258004e86ffSlogin         self.lead_sig == Self::LEAD_SIG
1259004e86ffSlogin             && self.struc_sig == Self::STRUC_SIG
1260004e86ffSlogin             && self.trail_sig == Self::TRAIL_SIG
1261004e86ffSlogin     }
1262004e86ffSlogin 
1263004e86ffSlogin     /// @brief 根据fsinfo的信息,计算当前总的空闲簇数量
1264004e86ffSlogin     ///
1265004e86ffSlogin     /// @param 当前文件系统的最大簇号
1266004e86ffSlogin     pub fn count_free_cluster(&self, max_cluster: Cluster) -> Option<u64> {
1267004e86ffSlogin         let count_clusters = max_cluster.cluster_num - RESERVED_CLUSTERS as u64 + 1;
1268004e86ffSlogin         // 信息不合理,当前的FsInfo中存储的free count大于计算出来的值
1269004e86ffSlogin         if self.free_count as u64 > count_clusters {
1270004e86ffSlogin             return None;
1271004e86ffSlogin         } else {
1272004e86ffSlogin             match self.free_count {
1273004e86ffSlogin                 // free count字段不可用
1274004e86ffSlogin                 0xffffffff => return None,
1275004e86ffSlogin                 // 返回FsInfo中存储的数据
1276004e86ffSlogin                 n => return Some(n as u64),
1277004e86ffSlogin             }
1278004e86ffSlogin         }
1279004e86ffSlogin     }
1280004e86ffSlogin 
1281004e86ffSlogin     /// @brief 更新FsInfo中的“空闲簇统计信息“为new_count
1282004e86ffSlogin     ///
1283004e86ffSlogin     /// 请注意,除非手动调用`flush()`,否则本函数不会将数据刷入磁盘
1284004e86ffSlogin     pub fn update_free_count_abs(&mut self, new_count: u32) {
1285004e86ffSlogin         self.free_count = new_count;
1286004e86ffSlogin     }
1287004e86ffSlogin 
1288004e86ffSlogin     /// @brief 更新FsInfo中的“空闲簇统计信息“,把它加上delta.
1289004e86ffSlogin     ///
1290004e86ffSlogin     /// 请注意,除非手动调用`flush()`,否则本函数不会将数据刷入磁盘
1291004e86ffSlogin     pub fn update_free_count_delta(&mut self, delta: i32) {
1292004e86ffSlogin         self.free_count = (self.free_count as i32 + delta) as u32;
1293004e86ffSlogin     }
1294004e86ffSlogin 
1295004e86ffSlogin     /// @brief 更新FsInfo中的“第一个空闲簇统计信息“为next_free.
1296004e86ffSlogin     ///
1297004e86ffSlogin     /// 请注意,除非手动调用`flush()`,否则本函数不会将数据刷入磁盘
1298004e86ffSlogin     pub fn update_next_free(&mut self, next_free: u32) {
1299004e86ffSlogin         // 这个值是参考量,不一定要准确,仅供加速查找
1300004e86ffSlogin         self.next_free = next_free;
1301004e86ffSlogin     }
1302004e86ffSlogin 
1303004e86ffSlogin     /// @brief 获取fs info 记载的第一个空闲簇。(不一定准确,仅供参考)
1304004e86ffSlogin     pub fn next_free(&self) -> Option<u64> {
1305004e86ffSlogin         match self.next_free {
1306004e86ffSlogin             0xffffffff => return None,
1307004e86ffSlogin             0 | 1 => return None,
1308004e86ffSlogin             n => return Some(n as u64),
1309004e86ffSlogin         };
1310004e86ffSlogin     }
1311004e86ffSlogin 
1312004e86ffSlogin     /// @brief 把fs info刷入磁盘
1313004e86ffSlogin     ///
1314004e86ffSlogin     /// @param partition fs info所在的分区
1315676b8ef6SMork     pub fn flush(&self, partition: &Arc<Partition>) -> Result<(), SystemError> {
1316004e86ffSlogin         if let Some(off) = self.offset {
1317004e86ffSlogin             let in_block_offset = off % LBA_SIZE as u64;
1318004e86ffSlogin 
1319004e86ffSlogin             let lba = off as usize / LBA_SIZE;
1320004e86ffSlogin 
1321b5b571e0SLoGin             let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1322004e86ffSlogin             partition.disk().read_at(lba, 1, &mut v)?;
1323004e86ffSlogin 
1324004e86ffSlogin             let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1325004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1326004e86ffSlogin 
1327004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.lead_sig)?;
1328004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(480))?;
1329004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.struc_sig)?;
1330004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.free_count)?;
1331004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.next_free)?;
1332004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(12))?;
1333004e86ffSlogin             cursor.write_u32(self.trail_sig)?;
1334004e86ffSlogin 
1335004e86ffSlogin             partition.disk().write_at(lba, 1, cursor.as_slice())?;
1336004e86ffSlogin         }
1337004e86ffSlogin         return Ok(());
1338004e86ffSlogin     }
1339004e86ffSlogin 
1340004e86ffSlogin     /// @brief 读取磁盘上的Fs Info扇区,将里面的内容更新到结构体中
1341004e86ffSlogin     ///
1342004e86ffSlogin     /// @param partition fs info所在的分区
1343676b8ef6SMork     pub fn update(&mut self, partition: Arc<Partition>) -> Result<(), SystemError> {
1344004e86ffSlogin         if let Some(off) = self.offset {
1345004e86ffSlogin             let in_block_offset = off % LBA_SIZE as u64;
1346004e86ffSlogin 
1347004e86ffSlogin             let lba = off as usize / LBA_SIZE;
1348004e86ffSlogin 
1349b5b571e0SLoGin             let mut v: Vec<u8> = vec![0; LBA_SIZE];
1350004e86ffSlogin             partition.disk().read_at(lba, 1, &mut v)?;
1351004e86ffSlogin             let mut cursor: VecCursor = VecCursor::new(v);
1352004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekSet(in_block_offset as i64))?;
1353004e86ffSlogin             self.lead_sig = cursor.read_u32()?;
1354004e86ffSlogin 
1355004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(480))?;
1356004e86ffSlogin             self.struc_sig = cursor.read_u32()?;
1357004e86ffSlogin             self.free_count = cursor.read_u32()?;
1358004e86ffSlogin             self.next_free = cursor.read_u32()?;
1359004e86ffSlogin             cursor.seek(SeekFrom::SeekCurrent(12))?;
1360004e86ffSlogin             self.trail_sig = cursor.read_u32()?;
1361004e86ffSlogin         }
1362004e86ffSlogin         return Ok(());
1363004e86ffSlogin     }
1364004e86ffSlogin }
1365004e86ffSlogin 
1366004e86ffSlogin impl IndexNode for LockedFATInode {
1367004e86ffSlogin     fn read_at(
1368004e86ffSlogin         &self,
1369004e86ffSlogin         offset: usize,
1370004e86ffSlogin         len: usize,
1371004e86ffSlogin         buf: &mut [u8],
1372*dfe53cf0SGnoCiYeH         _data: SpinLockGuard<FilePrivateData>,
1373676b8ef6SMork     ) -> Result<usize, SystemError> {
1374004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1375004e86ffSlogin         match &guard.inode_type {
1376004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(f) | FATDirEntry::VolId(f) => {
1377004e86ffSlogin                 let r = f.read(
1378004e86ffSlogin                     &guard.fs.upgrade().unwrap(),
1379004e86ffSlogin                     &mut buf[0..len],
1380004e86ffSlogin                     offset as u64,
1381004e86ffSlogin                 );
1382004e86ffSlogin                 guard.update_metadata();
1383004e86ffSlogin                 return r;
1384004e86ffSlogin             }
1385004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(_) => {
1386676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EISDIR);
1387004e86ffSlogin             }
1388004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
1389004e86ffSlogin                 kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1390676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1391004e86ffSlogin             }
1392004e86ffSlogin         }
1393004e86ffSlogin     }
1394004e86ffSlogin 
1395004e86ffSlogin     fn write_at(
1396004e86ffSlogin         &self,
1397004e86ffSlogin         offset: usize,
1398004e86ffSlogin         len: usize,
1399004e86ffSlogin         buf: &[u8],
1400*dfe53cf0SGnoCiYeH         _data: SpinLockGuard<FilePrivateData>,
1401676b8ef6SMork     ) -> Result<usize, SystemError> {
1402004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1403004e86ffSlogin         let fs: &Arc<FATFileSystem> = &guard.fs.upgrade().unwrap();
1404004e86ffSlogin 
1405004e86ffSlogin         match &mut guard.inode_type {
1406004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(f) | FATDirEntry::VolId(f) => {
1407004e86ffSlogin                 let r = f.write(fs, &buf[0..len], offset as u64);
1408004e86ffSlogin                 guard.update_metadata();
1409004e86ffSlogin                 return r;
1410004e86ffSlogin             }
1411004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(_) => {
1412676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EISDIR);
1413004e86ffSlogin             }
1414004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
1415004e86ffSlogin                 kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1416676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1417004e86ffSlogin             }
1418004e86ffSlogin         }
1419004e86ffSlogin     }
1420004e86ffSlogin 
1421004e86ffSlogin     fn create(
1422004e86ffSlogin         &self,
1423004e86ffSlogin         name: &str,
1424004e86ffSlogin         file_type: FileType,
14256b4e7a29SLoGin         _mode: ModeType,
1426676b8ef6SMork     ) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> {
1427004e86ffSlogin         // 由于FAT32不支持文件权限的功能,因此忽略mode参数
1428004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1429004e86ffSlogin         let fs: &Arc<FATFileSystem> = &guard.fs.upgrade().unwrap();
1430004e86ffSlogin 
1431004e86ffSlogin         match &mut guard.inode_type {
1432004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
1433676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
1434004e86ffSlogin             }
1435004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => match file_type {
1436004e86ffSlogin                 FileType::File => {
1437004e86ffSlogin                     d.create_file(name, fs)?;
1438004e86ffSlogin                     return Ok(guard.find(name)?);
1439004e86ffSlogin                 }
1440004e86ffSlogin                 FileType::Dir => {
1441004e86ffSlogin                     d.create_dir(name, fs)?;
1442004e86ffSlogin                     return Ok(guard.find(name)?);
1443004e86ffSlogin                 }
1444004e86ffSlogin 
144579a452ceShoumkh                 FileType::SymLink => return Err(SystemError::EOPNOTSUPP_OR_ENOTSUP),
1446676b8ef6SMork                 _ => return Err(SystemError::EINVAL),
1447004e86ffSlogin             },
1448004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
1449004e86ffSlogin                 kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1450676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1451004e86ffSlogin             }
1452004e86ffSlogin         }
1453004e86ffSlogin     }
1454004e86ffSlogin 
1455004e86ffSlogin     fn fs(&self) -> Arc<dyn FileSystem> {
1456004e86ffSlogin         return self.0.lock().fs.upgrade().unwrap();
1457004e86ffSlogin     }
1458004e86ffSlogin 
1459004e86ffSlogin     fn as_any_ref(&self) -> &dyn core::any::Any {
1460004e86ffSlogin         return self;
1461004e86ffSlogin     }
1462004e86ffSlogin 
1463676b8ef6SMork     fn metadata(&self) -> Result<Metadata, SystemError> {
1464004e86ffSlogin         return Ok(self.0.lock().metadata.clone());
1465004e86ffSlogin     }
14666d81180bSLoGin     fn resize(&self, len: usize) -> Result<(), SystemError> {
14676d81180bSLoGin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
14686d81180bSLoGin         let fs: &Arc<FATFileSystem> = &guard.fs.upgrade().unwrap();
14696d81180bSLoGin         let old_size = guard.metadata.size as usize;
14706d81180bSLoGin 
14716d81180bSLoGin         match &mut guard.inode_type {
14726d81180bSLoGin             FATDirEntry::File(file) | FATDirEntry::VolId(file) => {
14736d81180bSLoGin                 // 如果新的长度和旧的长度相同,那么就直接返回
1474b5b571e0SLoGin                 match len.cmp(&old_size) {
1475b5b571e0SLoGin                     Ordering::Equal => {
14766d81180bSLoGin                         return Ok(());
1477b5b571e0SLoGin                     }
1478b5b571e0SLoGin                     Ordering::Greater => {
14796d81180bSLoGin                         // 如果新的长度比旧的长度大,那么就在文件末尾添加空白
14806d81180bSLoGin                         let mut buf: Vec<u8> = Vec::new();
14816d81180bSLoGin                         let mut remain_size = len - old_size;
14826d81180bSLoGin                         let buf_size = remain_size;
14836d81180bSLoGin                         // let buf_size = core::cmp::min(remain_size, 512 * 1024);
14846d81180bSLoGin                         buf.resize(buf_size, 0);
14856d81180bSLoGin 
14866d81180bSLoGin                         let mut offset = old_size;
14876d81180bSLoGin                         while remain_size > 0 {
14886d81180bSLoGin                             let write_size = core::cmp::min(remain_size, buf_size);
14896d81180bSLoGin                             file.write(fs, &buf[0..write_size], offset as u64)?;
14906d81180bSLoGin                             remain_size -= write_size;
14916d81180bSLoGin                             offset += write_size;
14926d81180bSLoGin                         }
1493b5b571e0SLoGin                     }
1494b5b571e0SLoGin                     Ordering::Less => {
14956d81180bSLoGin                         file.truncate(fs, len as u64)?;
14966d81180bSLoGin                     }
1497b5b571e0SLoGin                 }
14986d81180bSLoGin                 guard.update_metadata();
14996d81180bSLoGin                 return Ok(());
15006d81180bSLoGin             }
15016d81180bSLoGin             FATDirEntry::Dir(_) => return Err(SystemError::EOPNOTSUPP_OR_ENOTSUP),
15026d81180bSLoGin             FATDirEntry::UnInit => {
15036d81180bSLoGin                 kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
15046d81180bSLoGin                 return Err(SystemError::EROFS);
15056d81180bSLoGin             }
15066d81180bSLoGin         }
15076d81180bSLoGin     }
1508004e86ffSlogin 
150904babc3fSMemoryShore     fn truncate(&self, len: usize) -> Result<(), SystemError> {
151004babc3fSMemoryShore         let guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
151104babc3fSMemoryShore         let old_size = guard.metadata.size as usize;
151204babc3fSMemoryShore         if len < old_size {
151304babc3fSMemoryShore             drop(guard);
151404babc3fSMemoryShore             self.resize(len)
151504babc3fSMemoryShore         } else {
151604babc3fSMemoryShore             Ok(())
151704babc3fSMemoryShore         }
151804babc3fSMemoryShore     }
151904babc3fSMemoryShore 
1520676b8ef6SMork     fn list(&self) -> Result<Vec<String>, SystemError> {
1521004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1522004e86ffSlogin         let fatent: &FATDirEntry = &guard.inode_type;
1523004e86ffSlogin         match fatent {
1524004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
1525676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
1526004e86ffSlogin             }
1527004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(dir) => {
1528004e86ffSlogin                 // 获取当前目录下的所有目录项
1529004e86ffSlogin                 let mut ret: Vec<String> = Vec::new();
1530004e86ffSlogin                 let dir_iter: FATDirIter = dir.to_iter(guard.fs.upgrade().unwrap());
1531004e86ffSlogin                 for ent in dir_iter {
1532004e86ffSlogin                     ret.push(ent.name());
1533004e86ffSlogin 
1534004e86ffSlogin                     // ====== 生成inode缓存,存入B树
1535004e86ffSlogin                     let name: String = ent.name();
1536004e86ffSlogin                     // kdebug!("name={name}");
1537004e86ffSlogin 
1538b5b571e0SLoGin                     if !guard.children.contains_key(&name.to_uppercase())
1539004e86ffSlogin                         && name != "."
1540004e86ffSlogin                         && name != ".."
1541004e86ffSlogin                     {
1542004e86ffSlogin                         // 创建新的inode
1543004e86ffSlogin                         let entry_inode: Arc<LockedFATInode> = LockedFATInode::new(
1544004e86ffSlogin                             guard.fs.upgrade().unwrap(),
1545004e86ffSlogin                             guard.self_ref.clone(),
1546004e86ffSlogin                             ent,
1547004e86ffSlogin                         );
1548004e86ffSlogin                         // 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
1549004e86ffSlogin                         guard
1550004e86ffSlogin                             .children
1551004e86ffSlogin                             .insert(name.to_uppercase(), entry_inode.clone());
1552004e86ffSlogin                     }
1553004e86ffSlogin                 }
1554004e86ffSlogin                 return Ok(ret);
1555004e86ffSlogin             }
1556004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
1557004e86ffSlogin                 kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1558676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1559004e86ffSlogin             }
1560004e86ffSlogin         }
1561004e86ffSlogin     }
1562004e86ffSlogin 
1563676b8ef6SMork     fn find(&self, name: &str) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> {
1564004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1565004e86ffSlogin         let target = guard.find(name)?;
1566004e86ffSlogin         return Ok(target);
1567004e86ffSlogin     }
1568004e86ffSlogin 
1569*dfe53cf0SGnoCiYeH     fn open(
1570*dfe53cf0SGnoCiYeH         &self,
1571*dfe53cf0SGnoCiYeH         _data: SpinLockGuard<FilePrivateData>,
1572*dfe53cf0SGnoCiYeH         _mode: &FileMode,
1573*dfe53cf0SGnoCiYeH     ) -> Result<(), SystemError> {
1574004e86ffSlogin         return Ok(());
1575004e86ffSlogin     }
1576004e86ffSlogin 
1577*dfe53cf0SGnoCiYeH     fn close(&self, _data: SpinLockGuard<FilePrivateData>) -> Result<(), SystemError> {
1578004e86ffSlogin         return Ok(());
1579004e86ffSlogin     }
1580004e86ffSlogin 
1581676b8ef6SMork     fn unlink(&self, name: &str) -> Result<(), SystemError> {
1582004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1583004e86ffSlogin         let target: Arc<LockedFATInode> = guard.find(name)?;
1584004e86ffSlogin         // 对目标inode上锁,以防更改
1585004e86ffSlogin         let target_guard: SpinLockGuard<FATInode> = target.0.lock();
1586004e86ffSlogin         // 先从缓存删除
15872dbef785SGnoCiYeH         let nod = guard.children.remove(&name.to_uppercase());
15882dbef785SGnoCiYeH 
15892dbef785SGnoCiYeH         // 若删除缓存中为管道的文件,则不需要再到磁盘删除
1590b5b571e0SLoGin         if nod.is_some() {
15912dbef785SGnoCiYeH             let file_type = target_guard.metadata.file_type;
15922dbef785SGnoCiYeH             if file_type == FileType::Pipe {
15932dbef785SGnoCiYeH                 return Ok(());
15942dbef785SGnoCiYeH             }
15952dbef785SGnoCiYeH         }
1596004e86ffSlogin 
1597004e86ffSlogin         let dir = match &guard.inode_type {
1598004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
1599676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
1600004e86ffSlogin             }
1601004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => d,
1602004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
1603004e86ffSlogin                 kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1604676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1605004e86ffSlogin             }
1606004e86ffSlogin         };
1607004e86ffSlogin         // 检查文件是否存在
1608004e86ffSlogin         dir.check_existence(name, Some(false), guard.fs.upgrade().unwrap())?;
1609004e86ffSlogin 
1610004e86ffSlogin         // 再从磁盘删除
1611004e86ffSlogin         let r = dir.remove(guard.fs.upgrade().unwrap().clone(), name, true);
1612004e86ffSlogin         drop(target_guard);
1613004e86ffSlogin         return r;
1614004e86ffSlogin     }
1615004e86ffSlogin 
1616676b8ef6SMork     fn rmdir(&self, name: &str) -> Result<(), SystemError> {
1617004e86ffSlogin         let mut guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1618004e86ffSlogin         let target: Arc<LockedFATInode> = guard.find(name)?;
1619004e86ffSlogin         // 对目标inode上锁,以防更改
1620004e86ffSlogin         let target_guard: SpinLockGuard<FATInode> = target.0.lock();
1621004e86ffSlogin         // 先从缓存删除
1622004e86ffSlogin         guard.children.remove(&name.to_uppercase());
1623004e86ffSlogin 
1624004e86ffSlogin         let dir = match &guard.inode_type {
1625004e86ffSlogin             FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
1626676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ENOTDIR);
1627004e86ffSlogin             }
1628004e86ffSlogin             FATDirEntry::Dir(d) => d,
1629004e86ffSlogin             FATDirEntry::UnInit => {
1630004e86ffSlogin                 kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
1631676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::EROFS);
1632004e86ffSlogin             }
1633004e86ffSlogin         };
1634004e86ffSlogin         // 检查文件夹是否存在
1635004e86ffSlogin         dir.check_existence(name, Some(true), guard.fs.upgrade().unwrap())?;
1636004e86ffSlogin 
1637004e86ffSlogin         // 再从磁盘删除
163878bf93f0SYJwu2023         let r: Result<(), SystemError> =
163978bf93f0SYJwu2023             dir.remove(guard.fs.upgrade().unwrap().clone(), name, true);
1640b5b571e0SLoGin         match r {
1641b5b571e0SLoGin             Ok(_) => return r,
1642b5b571e0SLoGin             Err(r) => {
1643676b8ef6SMork                 if r == SystemError::ENOTEMPTY {
1644004e86ffSlogin                     // 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
1645004e86ffSlogin                     guard.children.insert(name.to_uppercase(), target.clone());
1646004e86ffSlogin                     drop(target_guard);
1647004e86ffSlogin                 }
1648004e86ffSlogin                 return Err(r);
1649004e86ffSlogin             }
1650004e86ffSlogin         }
1651b5b571e0SLoGin     }
1652004e86ffSlogin 
16539e481b3bSTTaq     fn move_to(
16549e481b3bSTTaq         &self,
16559e481b3bSTTaq         old_name: &str,
16569e481b3bSTTaq         target: &Arc<dyn IndexNode>,
16579e481b3bSTTaq         new_name: &str,
16589e481b3bSTTaq     ) -> Result<(), SystemError> {
16599e481b3bSTTaq         let old_id = self.metadata().unwrap().inode_id;
16609e481b3bSTTaq         let new_id = target.metadata().unwrap().inode_id;
16619e481b3bSTTaq         // 若在同一父目录下
16629e481b3bSTTaq         if old_id == new_id {
16639e481b3bSTTaq             let mut guard = self.0.lock();
16649e481b3bSTTaq             let old_inode: Arc<LockedFATInode> = guard.find(old_name)?;
16659e481b3bSTTaq             // 对目标inode上锁,以防更改
16669e481b3bSTTaq             let old_inode_guard: SpinLockGuard<FATInode> = old_inode.0.lock();
16679e481b3bSTTaq             let fs = old_inode_guard.fs.upgrade().unwrap();
16689e481b3bSTTaq             // 从缓存删除
16699e481b3bSTTaq             let _nod = guard.children.remove(&old_name.to_uppercase());
16709e481b3bSTTaq             let old_dir = match &guard.inode_type {
16719e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
16729e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::ENOTDIR);
16739e481b3bSTTaq                 }
16749e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::Dir(d) => d,
16759e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::UnInit => {
16769e481b3bSTTaq                     kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
16779e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::EROFS);
16789e481b3bSTTaq                 }
16799e481b3bSTTaq             };
16809e481b3bSTTaq             // 检查文件是否存在
16819e481b3bSTTaq             // old_dir.check_existence(old_name, Some(false), guard.fs.upgrade().unwrap())?;
16829e481b3bSTTaq 
16839e481b3bSTTaq             old_dir.rename(fs, old_name, new_name)?;
16849e481b3bSTTaq         } else {
16859e481b3bSTTaq             let mut old_guard = self.0.lock();
16869e481b3bSTTaq             let other: &LockedFATInode = target
16879e481b3bSTTaq                 .downcast_ref::<LockedFATInode>()
16889e481b3bSTTaq                 .ok_or(SystemError::EPERM)?;
16899e481b3bSTTaq 
16909e481b3bSTTaq             let new_guard = other.0.lock();
16919e481b3bSTTaq             let old_inode: Arc<LockedFATInode> = old_guard.find(old_name)?;
16929e481b3bSTTaq             // 对目标inode上锁,以防更改
16939e481b3bSTTaq             let old_inode_guard: SpinLockGuard<FATInode> = old_inode.0.lock();
16949e481b3bSTTaq             let fs = old_inode_guard.fs.upgrade().unwrap();
16959e481b3bSTTaq             // 从缓存删除
16969e481b3bSTTaq             let _nod = old_guard.children.remove(&old_name.to_uppercase());
16979e481b3bSTTaq             let old_dir = match &old_guard.inode_type {
16989e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
16999e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::ENOTDIR);
17009e481b3bSTTaq                 }
17019e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::Dir(d) => d,
17029e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::UnInit => {
17039e481b3bSTTaq                     kerror!("FATFS: param: Inode_type uninitialized.");
17049e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::EROFS);
17059e481b3bSTTaq                 }
17069e481b3bSTTaq             };
17079e481b3bSTTaq             let new_dir = match &new_guard.inode_type {
17089e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::File(_) | FATDirEntry::VolId(_) => {
17099e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::ENOTDIR);
17109e481b3bSTTaq                 }
17119e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::Dir(d) => d,
17129e481b3bSTTaq                 FATDirEntry::UnInit => {
17139e481b3bSTTaq                     kerror!("FATFA: param: Inode_type uninitialized.");
17149e481b3bSTTaq                     return Err(SystemError::EROFS);
17159e481b3bSTTaq                 }
17169e481b3bSTTaq             };
17179e481b3bSTTaq             // 检查文件是否存在
17189e481b3bSTTaq             old_dir.check_existence(old_name, Some(false), old_guard.fs.upgrade().unwrap())?;
17199e481b3bSTTaq             old_dir.rename_across(fs, new_dir, old_name, new_name)?;
17209e481b3bSTTaq         }
17219e481b3bSTTaq 
17229e481b3bSTTaq         return Ok(());
17239e481b3bSTTaq     }
17249e481b3bSTTaq 
1725676b8ef6SMork     fn get_entry_name(&self, ino: InodeId) -> Result<String, SystemError> {
1726004e86ffSlogin         let guard: SpinLockGuard<FATInode> = self.0.lock();
1727004e86ffSlogin         if guard.metadata.file_type != FileType::Dir {
1728676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOTDIR);
1729004e86ffSlogin         }
17306b4e7a29SLoGin         match ino.into() {
1731004e86ffSlogin             0 => {
1732004e86ffSlogin                 return Ok(String::from("."));
1733004e86ffSlogin             }
1734004e86ffSlogin             1 => {
1735004e86ffSlogin                 return Ok(String::from(".."));
1736004e86ffSlogin             }
1737004e86ffSlogin             ino => {
1738004e86ffSlogin                 // 暴力遍历所有的children,判断inode id是否相同
1739004e86ffSlogin                 // TODO: 优化这里,这个地方性能很差!
1740004e86ffSlogin                 let mut key: Vec<String> = guard
1741004e86ffSlogin                     .children
1742004e86ffSlogin                     .keys()
17436b4e7a29SLoGin                     .filter(|k| {
17446b4e7a29SLoGin                         guard
17456b4e7a29SLoGin                             .children
17466b4e7a29SLoGin                             .get(*k)
17476b4e7a29SLoGin                             .unwrap()
17486b4e7a29SLoGin                             .metadata()
17496b4e7a29SLoGin                             .unwrap()
17506b4e7a29SLoGin                             .inode_id
17516b4e7a29SLoGin                             .into()
17526b4e7a29SLoGin                             == ino
17536b4e7a29SLoGin                     })
1754004e86ffSlogin                     .cloned()
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 
17832dbef785SGnoCiYeH         let nod = LockedFATInode::new(
17842dbef785SGnoCiYeH             inode.fs.upgrade().unwrap(),
17852dbef785SGnoCiYeH             inode.self_ref.clone(),
17862dbef785SGnoCiYeH             FATDirEntry::File(FATFile::default()),
17872dbef785SGnoCiYeH         );
17882dbef785SGnoCiYeH 
17892dbef785SGnoCiYeH         if mode.contains(ModeType::S_IFIFO) {
17902dbef785SGnoCiYeH             nod.0.lock().metadata.file_type = FileType::Pipe;
17912dbef785SGnoCiYeH             // 创建pipe文件
17922dbef785SGnoCiYeH             let pipe_inode = LockedPipeInode::new();
17932dbef785SGnoCiYeH             // 设置special_node
17942dbef785SGnoCiYeH             nod.0.lock().special_node = Some(SpecialNodeData::Pipe(pipe_inode));
17952dbef785SGnoCiYeH         } else if mode.contains(ModeType::S_IFBLK) {
17962dbef785SGnoCiYeH             nod.0.lock().metadata.file_type = FileType::BlockDevice;
17972dbef785SGnoCiYeH             unimplemented!()
17982dbef785SGnoCiYeH         } else if mode.contains(ModeType::S_IFCHR) {
17992dbef785SGnoCiYeH             nod.0.lock().metadata.file_type = FileType::CharDevice;
18002dbef785SGnoCiYeH             unimplemented!()
18011effcfe5SGnoCiYeH         } else {
18021effcfe5SGnoCiYeH             return Err(SystemError::EINVAL);
18032dbef785SGnoCiYeH         }
18042dbef785SGnoCiYeH 
18052dbef785SGnoCiYeH         inode
18062dbef785SGnoCiYeH             .children
18072dbef785SGnoCiYeH             .insert(String::from(filename).to_uppercase(), nod.clone());
18082dbef785SGnoCiYeH         Ok(nod)
18092dbef785SGnoCiYeH     }
18102dbef785SGnoCiYeH 
18112dbef785SGnoCiYeH     fn special_node(&self) -> Option<SpecialNodeData> {
18122dbef785SGnoCiYeH         self.0.lock().special_node.clone()
18132dbef785SGnoCiYeH     }
1814004e86ffSlogin }
1815004e86ffSlogin 
1816004e86ffSlogin impl Default for FATFsInfo {
1817004e86ffSlogin     fn default() -> Self {
1818004e86ffSlogin         return FATFsInfo {
1819004e86ffSlogin             lead_sig: FATFsInfo::LEAD_SIG,
1820004e86ffSlogin             struc_sig: FATFsInfo::STRUC_SIG,
1821004e86ffSlogin             free_count: 0xFFFFFFFF,
1822004e86ffSlogin             next_free: RESERVED_CLUSTERS,
1823004e86ffSlogin             trail_sig: FATFsInfo::TRAIL_SIG,
1824004e86ffSlogin             dirty: false,
1825004e86ffSlogin             offset: None,
1826004e86ffSlogin         };
1827004e86ffSlogin     }
1828004e86ffSlogin }
1829004e86ffSlogin 
1830004e86ffSlogin impl Cluster {
1831004e86ffSlogin     pub fn new(cluster: u64) -> Self {
1832004e86ffSlogin         return Cluster {
1833004e86ffSlogin             cluster_num: cluster,
1834004e86ffSlogin             parent_cluster: 0,
1835004e86ffSlogin         };
1836004e86ffSlogin     }
1837004e86ffSlogin }
1838004e86ffSlogin 
1839004e86ffSlogin /// @brief 用于迭代FAT表的内容的簇迭代器对象
1840004e86ffSlogin #[derive(Debug)]
1841004e86ffSlogin struct ClusterIter<'a> {
1842004e86ffSlogin     /// 迭代器的next要返回的簇
1843004e86ffSlogin     current_cluster: Option<Cluster>,
1844004e86ffSlogin     /// 属于的文件系统
1845004e86ffSlogin     fs: &'a FATFileSystem,
1846004e86ffSlogin }
1847004e86ffSlogin 
1848004e86ffSlogin impl<'a> Iterator for ClusterIter<'a> {
1849004e86ffSlogin     type Item = Cluster;
1850004e86ffSlogin 
1851004e86ffSlogin     fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
1852004e86ffSlogin         // 当前要返回的簇
1853004e86ffSlogin         let ret: Option<Cluster> = self.current_cluster;
1854004e86ffSlogin 
1855004e86ffSlogin         // 获得下一个要返回簇
1856004e86ffSlogin         let new: Option<Cluster> = match self.current_cluster {
1857004e86ffSlogin             Some(c) => {
1858004e86ffSlogin                 let entry: Option<FATEntry> = self.fs.get_fat_entry(c).ok();
1859004e86ffSlogin                 match entry {
1860004e86ffSlogin                     Some(FATEntry::Next(c)) => Some(c),
1861004e86ffSlogin                     _ => None,
1862004e86ffSlogin                 }
1863004e86ffSlogin             }
1864004e86ffSlogin             _ => None,
1865004e86ffSlogin         };
1866004e86ffSlogin 
1867004e86ffSlogin         self.current_cluster = new;
1868004e86ffSlogin         return ret;
1869004e86ffSlogin     }
1870004e86ffSlogin }
1871