xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision 7ae679ddd6481897a86523a52fad3b060254fa5b)
1004e86ffSlogin use core::{
2004e86ffSlogin     hint::spin_loop,
3004e86ffSlogin     sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering},
4004e86ffSlogin };
5004e86ffSlogin 
6*7ae679ddSLoGin use alloc::{format, string::ToString, sync::Arc};
7004e86ffSlogin 
8004e86ffSlogin use crate::{
9b087521eSChiichen     driver::{
10b087521eSChiichen         base::block::disk_info::Partition,
11b087521eSChiichen         disk::ahci::{self},
12b087521eSChiichen     },
13004e86ffSlogin     filesystem::{
14b087521eSChiichen         devfs::devfs_init,
15004e86ffSlogin         fat::fs::FATFileSystem,
16b087521eSChiichen         procfs::procfs_init,
17004e86ffSlogin         ramfs::RamFS,
18b087521eSChiichen         sysfs::sysfs_init,
19ab5c8ca4Slogin         vfs::{mount::MountFS, FileSystem, FileType},
20004e86ffSlogin     },
212b771e32SGou Ngai     include::bindings::bindings::PAGE_4K_SIZE,
22b087521eSChiichen     kdebug, kerror, kinfo,
232b771e32SGou Ngai     syscall::SystemError,
24004e86ffSlogin };
25004e86ffSlogin 
26004e86ffSlogin use super::{file::FileMode, utils::rsplit_path, IndexNode, InodeId};
27004e86ffSlogin 
28004e86ffSlogin /// @brief 原子地生成新的Inode号。
29004e86ffSlogin /// 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
30004e86ffSlogin /// 特殊的两个inode号:
31004e86ffSlogin /// [0]: 对应'.'目录项
32004e86ffSlogin /// [1]: 对应'..'目录项
33004e86ffSlogin pub fn generate_inode_id() -> InodeId {
34004e86ffSlogin     static INO: AtomicUsize = AtomicUsize::new(1);
35004e86ffSlogin     return INO.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
36004e86ffSlogin }
37004e86ffSlogin 
38*7ae679ddSLoGin static mut __ROOT_INODE: Option<Arc<dyn IndexNode>> = None;
39004e86ffSlogin 
40004e86ffSlogin /// @brief 获取全局的根节点
41004e86ffSlogin #[inline(always)]
42004e86ffSlogin #[allow(non_snake_case)]
43004e86ffSlogin pub fn ROOT_INODE() -> Arc<dyn IndexNode> {
44004e86ffSlogin     unsafe {
45004e86ffSlogin         return __ROOT_INODE.as_ref().unwrap().clone();
46004e86ffSlogin     }
47004e86ffSlogin }
48004e86ffSlogin 
49004e86ffSlogin #[no_mangle]
50004e86ffSlogin pub extern "C" fn vfs_init() -> i32 {
51004e86ffSlogin     // 使用Ramfs作为默认的根文件系统
52004e86ffSlogin     let ramfs = RamFS::new();
53004e86ffSlogin     let mount_fs = MountFS::new(ramfs, None);
54*7ae679ddSLoGin     let root_inode = mount_fs.root_inode();
55004e86ffSlogin 
56004e86ffSlogin     unsafe {
57*7ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(root_inode.clone());
58004e86ffSlogin     }
59004e86ffSlogin 
60004e86ffSlogin     // 创建文件夹
61004e86ffSlogin     root_inode
62004e86ffSlogin         .create("proc", FileType::Dir, 0o777)
63004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /proc");
64004e86ffSlogin     root_inode
65004e86ffSlogin         .create("dev", FileType::Dir, 0o777)
66004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /dev");
67dd9f1fc1STingHuang     root_inode
68dd9f1fc1STingHuang         .create("sys", FileType::Dir, 0o777)
69dd9f1fc1STingHuang         .expect("Failed to create /sys");
70b087521eSChiichen     kdebug!("dir in root:{:?}", root_inode.list());
71004e86ffSlogin 
72b087521eSChiichen     procfs_init().expect("Failed to initialize procfs");
73004e86ffSlogin 
74b087521eSChiichen     devfs_init().expect("Failed to initialize devfs");
75004e86ffSlogin 
76b087521eSChiichen     sysfs_init().expect("Failed to initialize sysfs");
77dd9f1fc1STingHuang 
78*7ae679ddSLoGin     let root_entries = ROOT_INODE().list().expect("VFS init failed");
79*7ae679ddSLoGin     if root_entries.len() > 0 {
80004e86ffSlogin         kinfo!("Successfully initialized VFS!");
81004e86ffSlogin     }
82004e86ffSlogin     return 0;
83004e86ffSlogin }
84004e86ffSlogin 
85004e86ffSlogin /// @brief 真正执行伪文件系统迁移的过程
86004e86ffSlogin ///
87004e86ffSlogin /// @param mountpoint_name 在根目录下的挂载点的名称
88004e86ffSlogin /// @param inode 原本的挂载点的inode
89004e86ffSlogin fn do_migrate(
90004e86ffSlogin     new_root_inode: Arc<dyn IndexNode>,
91004e86ffSlogin     mountpoint_name: &str,
92004e86ffSlogin     fs: &MountFS,
93676b8ef6SMork ) -> Result<(), SystemError> {
94004e86ffSlogin     let r = new_root_inode.find(mountpoint_name);
95004e86ffSlogin     let mountpoint = if r.is_err() {
96004e86ffSlogin         new_root_inode
97004e86ffSlogin             .create(mountpoint_name, FileType::Dir, 0o777)
98b087521eSChiichen             .expect(format!("Failed to create '/{mountpoint_name}' in migrating").as_str())
99004e86ffSlogin     } else {
100004e86ffSlogin         r.unwrap()
101004e86ffSlogin     };
102004e86ffSlogin     // 迁移挂载点
103004e86ffSlogin     mountpoint
104004e86ffSlogin         .mount(fs.inner_filesystem())
105004e86ffSlogin         .expect(format!("Failed to migrate {mountpoint_name} ").as_str());
106004e86ffSlogin     return Ok(());
107004e86ffSlogin }
108004e86ffSlogin 
109004e86ffSlogin /// @brief 迁移伪文件系统的inode
110004e86ffSlogin /// 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.
111676b8ef6SMork fn migrate_virtual_filesystem(new_fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<(), SystemError> {
112004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrating filesystems...");
113004e86ffSlogin 
114004e86ffSlogin     // ==== 在这里获取要被迁移的文件系统的inode ===
115004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("proc").expect("ProcFS not mounted!").fs();
116004e86ffSlogin     let proc: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
117004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("dev").expect("DevFS not mounted!").fs();
118004e86ffSlogin     let dev: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
119dd9f1fc1STingHuang     let binding = ROOT_INODE().find("sys").expect("SysFs not mounted!").fs();
120dd9f1fc1STingHuang     let sys: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
121004e86ffSlogin 
122004e86ffSlogin     let new_fs = MountFS::new(new_fs, None);
123004e86ffSlogin     // 获取新的根文件系统的根节点的引用
124*7ae679ddSLoGin     let new_root_inode = new_fs.root_inode();
125004e86ffSlogin 
126004e86ffSlogin     // 把上述文件系统,迁移到新的文件系统下
127004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "proc", proc)?;
128004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "dev", dev)?;
129dd9f1fc1STingHuang     do_migrate(new_root_inode.clone(), "sys", sys)?;
130004e86ffSlogin     unsafe {
131004e86ffSlogin         // drop旧的Root inode
132*7ae679ddSLoGin         let old_root_inode = __ROOT_INODE.take().unwrap();
133004e86ffSlogin         drop(old_root_inode);
134004e86ffSlogin 
135004e86ffSlogin         // 设置全局的新的ROOT Inode
136*7ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(new_root_inode);
137004e86ffSlogin     }
138004e86ffSlogin 
139004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrate filesystems done!");
140004e86ffSlogin 
141004e86ffSlogin     return Ok(());
142004e86ffSlogin }
143004e86ffSlogin 
1441496ba7bSLoGin pub fn mount_root_fs() -> Result<(), SystemError> {
145004e86ffSlogin     kinfo!("Try to mount FAT32 as root fs...");
146b087521eSChiichen     let partiton: Arc<Partition> = ahci::get_disks_by_name("ahci_disk_0".to_string())
147004e86ffSlogin         .unwrap()
148004e86ffSlogin         .0
149004e86ffSlogin         .lock()
150004e86ffSlogin         .partitions[0]
151004e86ffSlogin         .clone();
152004e86ffSlogin 
153676b8ef6SMork     let fatfs: Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> = FATFileSystem::new(partiton);
154004e86ffSlogin     if fatfs.is_err() {
155004e86ffSlogin         kerror!(
156004e86ffSlogin             "Failed to initialize fatfs, code={:?}",
157004e86ffSlogin             fatfs.as_ref().err()
158004e86ffSlogin         );
159004e86ffSlogin         loop {
160004e86ffSlogin             spin_loop();
161004e86ffSlogin         }
162004e86ffSlogin     }
163004e86ffSlogin     let fatfs: Arc<FATFileSystem> = fatfs.unwrap();
164004e86ffSlogin     let r = migrate_virtual_filesystem(fatfs);
165004e86ffSlogin     if r.is_err() {
166004e86ffSlogin         kerror!("Failed to migrate virtual filesystem to FAT32!");
167004e86ffSlogin         loop {
168004e86ffSlogin             spin_loop();
169004e86ffSlogin         }
170004e86ffSlogin     }
171004e86ffSlogin     kinfo!("Successfully migrate rootfs to FAT32!");
172004e86ffSlogin 
1731496ba7bSLoGin     return Ok(());
174004e86ffSlogin }
175004e86ffSlogin 
176004e86ffSlogin /// @brief 创建文件/文件夹
177676b8ef6SMork pub fn do_mkdir(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
178004e86ffSlogin     // 文件名过长
179004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
180676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
181004e86ffSlogin     }
182004e86ffSlogin 
183676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
184004e86ffSlogin 
185004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
186004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
187004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
188676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
189004e86ffSlogin             let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
190004e86ffSlogin             // 查找父目录
191004e86ffSlogin             let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
192004e86ffSlogin                 ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
193004e86ffSlogin             // 创建文件夹
194004e86ffSlogin             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> =
195004e86ffSlogin                 parent_inode.create(filename, FileType::Dir, 0o777)?;
196004e86ffSlogin         } else {
197004e86ffSlogin             // 不需要创建文件,因此返回错误码
198004e86ffSlogin             return Err(errno);
199004e86ffSlogin         }
200004e86ffSlogin     }
201004e86ffSlogin 
202004e86ffSlogin     return Ok(0);
203004e86ffSlogin }
204004e86ffSlogin 
205821bb9a2SXshine /// @brief 删除文件夹
206676b8ef6SMork pub fn do_remove_dir(path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
207004e86ffSlogin     // 文件名过长
208004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
209676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
210004e86ffSlogin     }
211004e86ffSlogin 
212676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
213004e86ffSlogin 
214004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
215004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
216004e86ffSlogin         // 文件不存在
217676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
218676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
219004e86ffSlogin         }
220004e86ffSlogin     }
221004e86ffSlogin 
222004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
223004e86ffSlogin     // 查找父目录
224004e86ffSlogin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
225004e86ffSlogin 
226004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
227676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
228004e86ffSlogin     }
229004e86ffSlogin 
230004e86ffSlogin     let target_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.find(filename)?;
231004e86ffSlogin     if target_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
232676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
233004e86ffSlogin     }
234004e86ffSlogin 
235004e86ffSlogin     // 删除文件夹
236004e86ffSlogin     parent_inode.rmdir(filename)?;
237004e86ffSlogin 
238004e86ffSlogin     return Ok(0);
239004e86ffSlogin }
240004e86ffSlogin 
241004e86ffSlogin /// @brief 删除文件
242676b8ef6SMork pub fn do_unlink_at(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
243004e86ffSlogin     // 文件名过长
244004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
245676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
246004e86ffSlogin     }
247004e86ffSlogin 
248676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
249004e86ffSlogin 
250004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
251004e86ffSlogin         let errno = inode.clone().unwrap_err();
252004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
253676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
254676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
255004e86ffSlogin         }
256004e86ffSlogin     }
257004e86ffSlogin     // 禁止在目录上unlink
258004e86ffSlogin     if inode.unwrap().metadata()?.file_type == FileType::Dir {
259676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EPERM);
260004e86ffSlogin     }
261004e86ffSlogin 
262004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
263004e86ffSlogin     // 查找父目录
264004e86ffSlogin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
265004e86ffSlogin 
266004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
267676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
268004e86ffSlogin     }
269004e86ffSlogin 
270004e86ffSlogin     // 删除文件
271004e86ffSlogin     parent_inode.unlink(filename)?;
272004e86ffSlogin 
273004e86ffSlogin     return Ok(0);
274004e86ffSlogin }
275