xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision 1496ba7b24a5e6954291ca9643b9f3cec567479a)
1004e86ffSlogin use core::{
2004e86ffSlogin     hint::spin_loop,
3004e86ffSlogin     ptr::null_mut,
4004e86ffSlogin     sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering},
5004e86ffSlogin };
6004e86ffSlogin 
7004e86ffSlogin use alloc::{boxed::Box, format, string::ToString, sync::Arc};
8004e86ffSlogin 
9004e86ffSlogin use crate::{
10b087521eSChiichen     driver::{
11b087521eSChiichen         base::block::disk_info::Partition,
12b087521eSChiichen         disk::ahci::{self},
13b087521eSChiichen     },
14004e86ffSlogin     filesystem::{
15b087521eSChiichen         devfs::devfs_init,
16004e86ffSlogin         fat::fs::FATFileSystem,
17b087521eSChiichen         procfs::procfs_init,
18004e86ffSlogin         ramfs::RamFS,
19b087521eSChiichen         sysfs::sysfs_init,
20ab5c8ca4Slogin         vfs::{mount::MountFS, FileSystem, FileType},
21004e86ffSlogin     },
222b771e32SGou Ngai     include::bindings::bindings::PAGE_4K_SIZE,
23b087521eSChiichen     kdebug, kerror, kinfo,
242b771e32SGou Ngai     syscall::SystemError,
25004e86ffSlogin };
26004e86ffSlogin 
27004e86ffSlogin use super::{file::FileMode, utils::rsplit_path, IndexNode, InodeId};
28004e86ffSlogin 
29004e86ffSlogin /// @brief 原子地生成新的Inode号。
30004e86ffSlogin /// 请注意,所有的inode号都需要通过该函数来生成.全局的inode号,除了以下两个特殊的以外,都是唯一的
31004e86ffSlogin /// 特殊的两个inode号:
32004e86ffSlogin /// [0]: 对应'.'目录项
33004e86ffSlogin /// [1]: 对应'..'目录项
34004e86ffSlogin pub fn generate_inode_id() -> InodeId {
35004e86ffSlogin     static INO: AtomicUsize = AtomicUsize::new(1);
36004e86ffSlogin     return INO.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
37004e86ffSlogin }
38004e86ffSlogin 
39004e86ffSlogin static mut __ROOT_INODE: *mut Arc<dyn IndexNode> = null_mut();
40004e86ffSlogin 
41004e86ffSlogin /// @brief 获取全局的根节点
42004e86ffSlogin #[inline(always)]
43004e86ffSlogin #[allow(non_snake_case)]
44004e86ffSlogin pub fn ROOT_INODE() -> Arc<dyn IndexNode> {
45004e86ffSlogin     unsafe {
46004e86ffSlogin         return __ROOT_INODE.as_ref().unwrap().clone();
47004e86ffSlogin     }
48004e86ffSlogin }
49004e86ffSlogin 
50004e86ffSlogin #[no_mangle]
51004e86ffSlogin pub extern "C" fn vfs_init() -> i32 {
52004e86ffSlogin     // 使用Ramfs作为默认的根文件系统
53004e86ffSlogin     let ramfs = RamFS::new();
54004e86ffSlogin     let mount_fs = MountFS::new(ramfs, None);
55004e86ffSlogin     let root_inode = Box::leak(Box::new(mount_fs.root_inode()));
56004e86ffSlogin 
57004e86ffSlogin     unsafe {
58004e86ffSlogin         __ROOT_INODE = root_inode;
59004e86ffSlogin     }
60004e86ffSlogin 
61004e86ffSlogin     // 创建文件夹
62004e86ffSlogin     root_inode
63004e86ffSlogin         .create("proc", FileType::Dir, 0o777)
64004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /proc");
65004e86ffSlogin     root_inode
66004e86ffSlogin         .create("dev", FileType::Dir, 0o777)
67004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /dev");
68dd9f1fc1STingHuang     root_inode
69dd9f1fc1STingHuang         .create("sys", FileType::Dir, 0o777)
70dd9f1fc1STingHuang         .expect("Failed to create /sys");
71b087521eSChiichen     kdebug!("dir in root:{:?}", root_inode.list());
72004e86ffSlogin 
73b087521eSChiichen     procfs_init().expect("Failed to initialize procfs");
74004e86ffSlogin 
75b087521eSChiichen     devfs_init().expect("Failed to initialize devfs");
76004e86ffSlogin 
77b087521eSChiichen     sysfs_init().expect("Failed to initialize sysfs");
78dd9f1fc1STingHuang 
79004e86ffSlogin     let root_inode = ROOT_INODE().list().expect("VFS init failed");
80004e86ffSlogin     if root_inode.len() > 0 {
81004e86ffSlogin         kinfo!("Successfully initialized VFS!");
82004e86ffSlogin     }
83004e86ffSlogin     return 0;
84004e86ffSlogin }
85004e86ffSlogin 
86004e86ffSlogin /// @brief 真正执行伪文件系统迁移的过程
87004e86ffSlogin ///
88004e86ffSlogin /// @param mountpoint_name 在根目录下的挂载点的名称
89004e86ffSlogin /// @param inode 原本的挂载点的inode
90004e86ffSlogin fn do_migrate(
91004e86ffSlogin     new_root_inode: Arc<dyn IndexNode>,
92004e86ffSlogin     mountpoint_name: &str,
93004e86ffSlogin     fs: &MountFS,
94676b8ef6SMork ) -> Result<(), SystemError> {
95004e86ffSlogin     let r = new_root_inode.find(mountpoint_name);
96004e86ffSlogin     let mountpoint = if r.is_err() {
97004e86ffSlogin         new_root_inode
98004e86ffSlogin             .create(mountpoint_name, FileType::Dir, 0o777)
99b087521eSChiichen             .expect(format!("Failed to create '/{mountpoint_name}' in migrating").as_str())
100004e86ffSlogin     } else {
101004e86ffSlogin         r.unwrap()
102004e86ffSlogin     };
103004e86ffSlogin     // 迁移挂载点
104004e86ffSlogin     mountpoint
105004e86ffSlogin         .mount(fs.inner_filesystem())
106004e86ffSlogin         .expect(format!("Failed to migrate {mountpoint_name} ").as_str());
107004e86ffSlogin     return Ok(());
108004e86ffSlogin }
109004e86ffSlogin 
110004e86ffSlogin /// @brief 迁移伪文件系统的inode
111004e86ffSlogin /// 请注意,为了避免删掉了伪文件系统内的信息,因此没有在原root inode那里调用unlink.
112676b8ef6SMork fn migrate_virtual_filesystem(new_fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<(), SystemError> {
113004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrating filesystems...");
114004e86ffSlogin 
115004e86ffSlogin     // ==== 在这里获取要被迁移的文件系统的inode ===
116004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("proc").expect("ProcFS not mounted!").fs();
117004e86ffSlogin     let proc: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
118004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("dev").expect("DevFS not mounted!").fs();
119004e86ffSlogin     let dev: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
120dd9f1fc1STingHuang     let binding = ROOT_INODE().find("sys").expect("SysFs not mounted!").fs();
121dd9f1fc1STingHuang     let sys: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
122004e86ffSlogin 
123004e86ffSlogin     let new_fs = MountFS::new(new_fs, None);
124004e86ffSlogin     // 获取新的根文件系统的根节点的引用
125004e86ffSlogin     let new_root_inode = Box::leak(Box::new(new_fs.root_inode()));
126004e86ffSlogin 
127004e86ffSlogin     // 把上述文件系统,迁移到新的文件系统下
128004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "proc", proc)?;
129004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "dev", dev)?;
130dd9f1fc1STingHuang     do_migrate(new_root_inode.clone(), "sys", sys)?;
131004e86ffSlogin 
132004e86ffSlogin     unsafe {
133004e86ffSlogin         // drop旧的Root inode
134004e86ffSlogin         let old_root_inode: Box<Arc<dyn IndexNode>> = Box::from_raw(__ROOT_INODE);
135004e86ffSlogin         __ROOT_INODE = null_mut();
136004e86ffSlogin         drop(old_root_inode);
137004e86ffSlogin 
138004e86ffSlogin         // 设置全局的新的ROOT Inode
139004e86ffSlogin         __ROOT_INODE = new_root_inode;
140004e86ffSlogin     }
141004e86ffSlogin 
142004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrate filesystems done!");
143004e86ffSlogin 
144004e86ffSlogin     return Ok(());
145004e86ffSlogin }
146004e86ffSlogin 
147*1496ba7bSLoGin pub fn mount_root_fs() -> Result<(), SystemError> {
148004e86ffSlogin     kinfo!("Try to mount FAT32 as root fs...");
149b087521eSChiichen     let partiton: Arc<Partition> = ahci::get_disks_by_name("ahci_disk_0".to_string())
150004e86ffSlogin         .unwrap()
151004e86ffSlogin         .0
152004e86ffSlogin         .lock()
153004e86ffSlogin         .partitions[0]
154004e86ffSlogin         .clone();
155004e86ffSlogin 
156676b8ef6SMork     let fatfs: Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> = FATFileSystem::new(partiton);
157004e86ffSlogin     if fatfs.is_err() {
158004e86ffSlogin         kerror!(
159004e86ffSlogin             "Failed to initialize fatfs, code={:?}",
160004e86ffSlogin             fatfs.as_ref().err()
161004e86ffSlogin         );
162004e86ffSlogin         loop {
163004e86ffSlogin             spin_loop();
164004e86ffSlogin         }
165004e86ffSlogin     }
166004e86ffSlogin     let fatfs: Arc<FATFileSystem> = fatfs.unwrap();
167004e86ffSlogin     let r = migrate_virtual_filesystem(fatfs);
168004e86ffSlogin     if r.is_err() {
169004e86ffSlogin         kerror!("Failed to migrate virtual filesystem to FAT32!");
170004e86ffSlogin         loop {
171004e86ffSlogin             spin_loop();
172004e86ffSlogin         }
173004e86ffSlogin     }
174004e86ffSlogin     kinfo!("Successfully migrate rootfs to FAT32!");
175004e86ffSlogin 
176*1496ba7bSLoGin     return Ok(());
177004e86ffSlogin }
178004e86ffSlogin 
179004e86ffSlogin /// @brief 创建文件/文件夹
180676b8ef6SMork pub fn do_mkdir(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
181004e86ffSlogin     // 文件名过长
182004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
183676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
184004e86ffSlogin     }
185004e86ffSlogin 
186676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
187004e86ffSlogin 
188004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
189004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
190004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
191676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
192004e86ffSlogin             let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
193004e86ffSlogin             // 查找父目录
194004e86ffSlogin             let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
195004e86ffSlogin                 ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
196004e86ffSlogin             // 创建文件夹
197004e86ffSlogin             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> =
198004e86ffSlogin                 parent_inode.create(filename, FileType::Dir, 0o777)?;
199004e86ffSlogin         } else {
200004e86ffSlogin             // 不需要创建文件,因此返回错误码
201004e86ffSlogin             return Err(errno);
202004e86ffSlogin         }
203004e86ffSlogin     }
204004e86ffSlogin 
205004e86ffSlogin     return Ok(0);
206004e86ffSlogin }
207004e86ffSlogin 
208821bb9a2SXshine /// @brief 删除文件夹
209676b8ef6SMork pub fn do_remove_dir(path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
210004e86ffSlogin     // 文件名过长
211004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
212676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
213004e86ffSlogin     }
214004e86ffSlogin 
215676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
216004e86ffSlogin 
217004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
218004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
219004e86ffSlogin         // 文件不存在
220676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
221676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
222004e86ffSlogin         }
223004e86ffSlogin     }
224004e86ffSlogin 
225004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
226004e86ffSlogin     // 查找父目录
227004e86ffSlogin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
228004e86ffSlogin 
229004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
230676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
231004e86ffSlogin     }
232004e86ffSlogin 
233004e86ffSlogin     let target_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.find(filename)?;
234004e86ffSlogin     if target_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
235676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
236004e86ffSlogin     }
237004e86ffSlogin 
238004e86ffSlogin     // 删除文件夹
239004e86ffSlogin     parent_inode.rmdir(filename)?;
240004e86ffSlogin 
241004e86ffSlogin     return Ok(0);
242004e86ffSlogin }
243004e86ffSlogin 
244004e86ffSlogin /// @brief 删除文件
245676b8ef6SMork pub fn do_unlink_at(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
246004e86ffSlogin     // 文件名过长
247004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
248676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
249004e86ffSlogin     }
250004e86ffSlogin 
251676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
252004e86ffSlogin 
253004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
254004e86ffSlogin         let errno = inode.clone().unwrap_err();
255004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
256676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
257676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
258004e86ffSlogin         }
259004e86ffSlogin     }
260004e86ffSlogin     // 禁止在目录上unlink
261004e86ffSlogin     if inode.unwrap().metadata()?.file_type == FileType::Dir {
262676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EPERM);
263004e86ffSlogin     }
264004e86ffSlogin 
265004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
266004e86ffSlogin     // 查找父目录
267004e86ffSlogin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
268004e86ffSlogin 
269004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
270676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
271004e86ffSlogin     }
272004e86ffSlogin 
273004e86ffSlogin     // 删除文件
274004e86ffSlogin     parent_inode.unlink(filename)?;
275004e86ffSlogin 
276004e86ffSlogin     return Ok(0);
277004e86ffSlogin }
278