xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision 5eeefb8c80e5580641d295724f8d2190bd54979c)
16b4e7a29SLoGin use core::{hint::spin_loop, sync::atomic::Ordering};
2004e86ffSlogin 
37ae679ddSLoGin use alloc::{format, string::ToString, sync::Arc};
491e9d4abSLoGin use system_error::SystemError;
5004e86ffSlogin 
6004e86ffSlogin use crate::{
7b087521eSChiichen     driver::{
8b087521eSChiichen         base::block::disk_info::Partition,
9b087521eSChiichen         disk::ahci::{self},
10b087521eSChiichen     },
11004e86ffSlogin     filesystem::{
12b087521eSChiichen         devfs::devfs_init,
13004e86ffSlogin         fat::fs::FATFileSystem,
14b087521eSChiichen         procfs::procfs_init,
15004e86ffSlogin         ramfs::RamFS,
16b087521eSChiichen         sysfs::sysfs_init,
176b4e7a29SLoGin         vfs::{mount::MountFS, syscall::ModeType, AtomicInodeId, FileSystem, FileType},
18004e86ffSlogin     },
19b087521eSChiichen     kdebug, kerror, kinfo,
20bf4a4899SLoGin     process::ProcessManager,
21004e86ffSlogin };
22004e86ffSlogin 
23bf4a4899SLoGin use super::{
24bf4a4899SLoGin     file::FileMode,
25bf4a4899SLoGin     utils::{rsplit_path, user_path_at},
26bf4a4899SLoGin     IndexNode, InodeId, MAX_PATHLEN, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES,
27bf4a4899SLoGin };
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 {
356b4e7a29SLoGin     static INO: AtomicInodeId = AtomicInodeId::new(InodeId::new(1));
366b4e7a29SLoGin     return INO.fetch_add(InodeId::new(1), Ordering::SeqCst);
37004e86ffSlogin }
38004e86ffSlogin 
397ae679ddSLoGin static mut __ROOT_INODE: Option<Arc<dyn IndexNode>> = None;
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 
505b59005fSLoGin /// 初始化虚拟文件系统
515b59005fSLoGin #[inline(never)]
525b59005fSLoGin pub fn vfs_init() -> Result<(), SystemError> {
53004e86ffSlogin     // 使用Ramfs作为默认的根文件系统
54004e86ffSlogin     let ramfs = RamFS::new();
55004e86ffSlogin     let mount_fs = MountFS::new(ramfs, None);
567ae679ddSLoGin     let root_inode = mount_fs.root_inode();
57004e86ffSlogin 
58004e86ffSlogin     unsafe {
597ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(root_inode.clone());
60004e86ffSlogin     }
61004e86ffSlogin 
62004e86ffSlogin     // 创建文件夹
63004e86ffSlogin     root_inode
646b4e7a29SLoGin         .create("proc", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
65004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /proc");
66004e86ffSlogin     root_inode
676b4e7a29SLoGin         .create("dev", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
68004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /dev");
69dd9f1fc1STingHuang     root_inode
706b4e7a29SLoGin         .create("sys", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
71dd9f1fc1STingHuang         .expect("Failed to create /sys");
72b087521eSChiichen     kdebug!("dir in root:{:?}", root_inode.list());
73004e86ffSlogin 
74b087521eSChiichen     procfs_init().expect("Failed to initialize procfs");
75004e86ffSlogin 
76b087521eSChiichen     devfs_init().expect("Failed to initialize devfs");
77004e86ffSlogin 
78b087521eSChiichen     sysfs_init().expect("Failed to initialize sysfs");
79dd9f1fc1STingHuang 
807ae679ddSLoGin     let root_entries = ROOT_INODE().list().expect("VFS init failed");
817ae679ddSLoGin     if root_entries.len() > 0 {
82004e86ffSlogin         kinfo!("Successfully initialized VFS!");
83004e86ffSlogin     }
845b59005fSLoGin     return Ok(());
85004e86ffSlogin }
86004e86ffSlogin 
87004e86ffSlogin /// @brief 真正执行伪文件系统迁移的过程
88004e86ffSlogin ///
89004e86ffSlogin /// @param mountpoint_name 在根目录下的挂载点的名称
90004e86ffSlogin /// @param inode 原本的挂载点的inode
91004e86ffSlogin fn do_migrate(
92004e86ffSlogin     new_root_inode: Arc<dyn IndexNode>,
93004e86ffSlogin     mountpoint_name: &str,
94004e86ffSlogin     fs: &MountFS,
95676b8ef6SMork ) -> Result<(), SystemError> {
96004e86ffSlogin     let r = new_root_inode.find(mountpoint_name);
97004e86ffSlogin     let mountpoint = if r.is_err() {
98004e86ffSlogin         new_root_inode
996b4e7a29SLoGin             .create(
1006b4e7a29SLoGin                 mountpoint_name,
1016b4e7a29SLoGin                 FileType::Dir,
1026b4e7a29SLoGin                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
1036b4e7a29SLoGin             )
104b087521eSChiichen             .expect(format!("Failed to create '/{mountpoint_name}' in migrating").as_str())
105004e86ffSlogin     } else {
106004e86ffSlogin         r.unwrap()
107004e86ffSlogin     };
108004e86ffSlogin     // 迁移挂载点
109004e86ffSlogin     mountpoint
110004e86ffSlogin         .mount(fs.inner_filesystem())
111004e86ffSlogin         .expect(format!("Failed to migrate {mountpoint_name} ").as_str());
112004e86ffSlogin     return Ok(());
113004e86ffSlogin }
114004e86ffSlogin 
115004e86ffSlogin /// @brief 迁移伪文件系统的inode
116004e86ffSlogin /// 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.
117676b8ef6SMork fn migrate_virtual_filesystem(new_fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<(), SystemError> {
118004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrating filesystems...");
119004e86ffSlogin 
120004e86ffSlogin     // ==== 在这里获取要被迁移的文件系统的inode ===
121004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("proc").expect("ProcFS not mounted!").fs();
122004e86ffSlogin     let proc: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
123004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("dev").expect("DevFS not mounted!").fs();
124004e86ffSlogin     let dev: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
125dd9f1fc1STingHuang     let binding = ROOT_INODE().find("sys").expect("SysFs not mounted!").fs();
126dd9f1fc1STingHuang     let sys: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
127004e86ffSlogin 
128004e86ffSlogin     let new_fs = MountFS::new(new_fs, None);
129004e86ffSlogin     // 获取新的根文件系统的根节点的引用
1307ae679ddSLoGin     let new_root_inode = new_fs.root_inode();
131004e86ffSlogin 
132004e86ffSlogin     // 把上述文件系统,迁移到新的文件系统下
133004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "proc", proc)?;
134004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "dev", dev)?;
135dd9f1fc1STingHuang     do_migrate(new_root_inode.clone(), "sys", sys)?;
136004e86ffSlogin     unsafe {
137004e86ffSlogin         // drop旧的Root inode
1387ae679ddSLoGin         let old_root_inode = __ROOT_INODE.take().unwrap();
139004e86ffSlogin         drop(old_root_inode);
140004e86ffSlogin 
141004e86ffSlogin         // 设置全局的新的ROOT Inode
1427ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(new_root_inode);
143004e86ffSlogin     }
144004e86ffSlogin 
145004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrate filesystems done!");
146004e86ffSlogin 
147004e86ffSlogin     return Ok(());
148004e86ffSlogin }
149004e86ffSlogin 
1501496ba7bSLoGin pub fn mount_root_fs() -> Result<(), SystemError> {
151004e86ffSlogin     kinfo!("Try to mount FAT32 as root fs...");
152b087521eSChiichen     let partiton: Arc<Partition> = ahci::get_disks_by_name("ahci_disk_0".to_string())
153004e86ffSlogin         .unwrap()
154004e86ffSlogin         .0
155004e86ffSlogin         .lock()
156004e86ffSlogin         .partitions[0]
157004e86ffSlogin         .clone();
158004e86ffSlogin 
159676b8ef6SMork     let fatfs: Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> = FATFileSystem::new(partiton);
160004e86ffSlogin     if fatfs.is_err() {
161004e86ffSlogin         kerror!(
162004e86ffSlogin             "Failed to initialize fatfs, code={:?}",
163004e86ffSlogin             fatfs.as_ref().err()
164004e86ffSlogin         );
165004e86ffSlogin         loop {
166004e86ffSlogin             spin_loop();
167004e86ffSlogin         }
168004e86ffSlogin     }
169004e86ffSlogin     let fatfs: Arc<FATFileSystem> = fatfs.unwrap();
170004e86ffSlogin     let r = migrate_virtual_filesystem(fatfs);
171004e86ffSlogin     if r.is_err() {
172004e86ffSlogin         kerror!("Failed to migrate virtual filesystem to FAT32!");
173004e86ffSlogin         loop {
174004e86ffSlogin             spin_loop();
175004e86ffSlogin         }
176004e86ffSlogin     }
177004e86ffSlogin     kinfo!("Successfully migrate rootfs to FAT32!");
178004e86ffSlogin 
1791496ba7bSLoGin     return Ok(());
180004e86ffSlogin }
181004e86ffSlogin 
182004e86ffSlogin /// @brief 创建文件/文件夹
183676b8ef6SMork pub fn do_mkdir(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
184004e86ffSlogin     // 文件名过长
1852dbef785SGnoCiYeH     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
186676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
187004e86ffSlogin     }
188004e86ffSlogin 
189676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
190004e86ffSlogin 
191004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
192004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
193004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
194676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
195004e86ffSlogin             let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
196004e86ffSlogin             // 查找父目录
197004e86ffSlogin             let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
198004e86ffSlogin                 ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
199004e86ffSlogin             // 创建文件夹
2006b4e7a29SLoGin             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.create(
2016b4e7a29SLoGin                 filename,
2026b4e7a29SLoGin                 FileType::Dir,
2036b4e7a29SLoGin                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
2046b4e7a29SLoGin             )?;
205004e86ffSlogin         } else {
206004e86ffSlogin             // 不需要创建文件,因此返回错误码
207004e86ffSlogin             return Err(errno);
208004e86ffSlogin         }
209004e86ffSlogin     }
210004e86ffSlogin 
211004e86ffSlogin     return Ok(0);
212004e86ffSlogin }
213004e86ffSlogin 
214821bb9a2SXshine /// @brief 删除文件夹
215bf4a4899SLoGin pub fn do_remove_dir(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
216004e86ffSlogin     // 文件名过长
2172dbef785SGnoCiYeH     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
218676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
219004e86ffSlogin     }
220004e86ffSlogin 
221bf4a4899SLoGin     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
2220fb515b0SLoGin     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path)?;
223bf4a4899SLoGin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(&remain_path);
224*5eeefb8cSChenzx 
225*5eeefb8cSChenzx     // 最后一项文件项为.时返回EINVAL
226*5eeefb8cSChenzx     if filename == "." {
227*5eeefb8cSChenzx         return Err(SystemError::EINVAL);
228*5eeefb8cSChenzx     }
229*5eeefb8cSChenzx 
230004e86ffSlogin     // 查找父目录
231bf4a4899SLoGin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
232bf4a4899SLoGin         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
233004e86ffSlogin 
234004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
235676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
236004e86ffSlogin     }
237004e86ffSlogin 
238*5eeefb8cSChenzx     // 在目标点为symlink时也返回ENOTDIR
239*5eeefb8cSChenzx     let target_inode = parent_inode.find(filename)?;
240004e86ffSlogin     if target_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
241676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
242004e86ffSlogin     }
243004e86ffSlogin 
244004e86ffSlogin     // 删除文件夹
245004e86ffSlogin     parent_inode.rmdir(filename)?;
246004e86ffSlogin 
247004e86ffSlogin     return Ok(0);
248004e86ffSlogin }
249004e86ffSlogin 
250004e86ffSlogin /// @brief 删除文件
251bf4a4899SLoGin pub fn do_unlink_at(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
252004e86ffSlogin     // 文件名过长
2532dbef785SGnoCiYeH     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
254676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
255004e86ffSlogin     }
256bf4a4899SLoGin     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
2570fb515b0SLoGin     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path)?;
258004e86ffSlogin 
259bf4a4899SLoGin     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
260bf4a4899SLoGin         inode_begin.lookup_follow_symlink(&remain_path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
261004e86ffSlogin 
262004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
263004e86ffSlogin         let errno = inode.clone().unwrap_err();
264004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
265676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
266676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
267004e86ffSlogin         }
268004e86ffSlogin     }
269004e86ffSlogin     // 禁止在目录上unlink
270004e86ffSlogin     if inode.unwrap().metadata()?.file_type == FileType::Dir {
271676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EPERM);
272004e86ffSlogin     }
273004e86ffSlogin 
274004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
275004e86ffSlogin     // 查找父目录
276bf4a4899SLoGin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
277bf4a4899SLoGin         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
278004e86ffSlogin 
279004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
280676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
281004e86ffSlogin     }
282004e86ffSlogin 
283004e86ffSlogin     // 删除文件
284004e86ffSlogin     parent_inode.unlink(filename)?;
285004e86ffSlogin 
286004e86ffSlogin     return Ok(0);
287004e86ffSlogin }
288