xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision 821bb9a2dcfd28f9878d53ba722bdf164cf00f69)
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::{
10004e86ffSlogin     driver::disk::ahci::{self},
11004e86ffSlogin     filesystem::{
12004e86ffSlogin         devfs::DevFS,
13004e86ffSlogin         fat::fs::FATFileSystem,
14004e86ffSlogin         procfs::ProcFS,
15004e86ffSlogin         ramfs::RamFS,
16dd9f1fc1STingHuang         sysfs::SysFS,
17ab5c8ca4Slogin         vfs::{mount::MountFS, FileSystem, FileType},
18004e86ffSlogin     },
192b771e32SGou Ngai     include::bindings::bindings::PAGE_4K_SIZE,
202b771e32SGou Ngai     kerror, kinfo,
212b771e32SGou Ngai     syscall::SystemError,
22004e86ffSlogin };
23004e86ffSlogin 
24004e86ffSlogin use super::{file::FileMode, utils::rsplit_path, IndexNode, InodeId};
25004e86ffSlogin 
26004e86ffSlogin /// @brief 原子地生成新的Inode号。
27004e86ffSlogin /// 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
28004e86ffSlogin /// 特殊的两个inode号:
29004e86ffSlogin /// [0]: 对应'.'目录项
30004e86ffSlogin /// [1]: 对应'..'目录项
31004e86ffSlogin pub fn generate_inode_id() -> InodeId {
32004e86ffSlogin     static INO: AtomicUsize = AtomicUsize::new(1);
33004e86ffSlogin     return INO.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
34004e86ffSlogin }
35004e86ffSlogin 
36004e86ffSlogin static mut __ROOT_INODE: *mut Arc<dyn IndexNode> = null_mut();
37004e86ffSlogin 
38004e86ffSlogin /// @brief 获取全局的根节点
39004e86ffSlogin #[inline(always)]
40004e86ffSlogin #[allow(non_snake_case)]
41004e86ffSlogin pub fn ROOT_INODE() -> Arc<dyn IndexNode> {
42004e86ffSlogin     unsafe {
43004e86ffSlogin         return __ROOT_INODE.as_ref().unwrap().clone();
44004e86ffSlogin     }
45004e86ffSlogin }
46004e86ffSlogin 
47004e86ffSlogin #[no_mangle]
48004e86ffSlogin pub extern "C" fn vfs_init() -> i32 {
49004e86ffSlogin     // 使用Ramfs作为默认的根文件系统
50004e86ffSlogin     let ramfs = RamFS::new();
51004e86ffSlogin     let mount_fs = MountFS::new(ramfs, None);
52004e86ffSlogin     let root_inode = Box::leak(Box::new(mount_fs.root_inode()));
53004e86ffSlogin 
54004e86ffSlogin     unsafe {
55004e86ffSlogin         __ROOT_INODE = root_inode;
56004e86ffSlogin     }
57004e86ffSlogin 
58004e86ffSlogin     // 创建文件夹
59004e86ffSlogin     root_inode
60004e86ffSlogin         .create("proc", FileType::Dir, 0o777)
61004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /proc");
62004e86ffSlogin     root_inode
63004e86ffSlogin         .create("dev", FileType::Dir, 0o777)
64004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /dev");
65dd9f1fc1STingHuang     root_inode
66dd9f1fc1STingHuang         .create("sys", FileType::Dir, 0o777)
67dd9f1fc1STingHuang         .expect("Failed to create /sys");
68004e86ffSlogin 
69004e86ffSlogin     // // 创建procfs实例
70004e86ffSlogin     let procfs: Arc<ProcFS> = ProcFS::new();
71004e86ffSlogin 
72004e86ffSlogin     // procfs挂载
73004e86ffSlogin     let _t = root_inode
74004e86ffSlogin         .find("proc")
75004e86ffSlogin         .expect("Cannot find /proc")
76004e86ffSlogin         .mount(procfs)
77004e86ffSlogin         .expect("Failed to mount procfs.");
78004e86ffSlogin     kinfo!("ProcFS mounted.");
79004e86ffSlogin 
80004e86ffSlogin     // 创建 devfs 实例
81004e86ffSlogin     let devfs: Arc<DevFS> = DevFS::new();
82004e86ffSlogin     // devfs 挂载
83004e86ffSlogin     let _t = root_inode
84004e86ffSlogin         .find("dev")
85004e86ffSlogin         .expect("Cannot find /dev")
86004e86ffSlogin         .mount(devfs)
87004e86ffSlogin         .expect("Failed to mount devfs");
88004e86ffSlogin     kinfo!("DevFS mounted.");
89004e86ffSlogin 
90dd9f1fc1STingHuang     // 创建 sysfs 实例
91dd9f1fc1STingHuang     let sysfs: Arc<SysFS> = SysFS::new();
92dd9f1fc1STingHuang     // sysfs 挂载
93dd9f1fc1STingHuang     let _t = root_inode
94dd9f1fc1STingHuang         .find("sys")
95dd9f1fc1STingHuang         .expect("Cannot find /sys")
96dd9f1fc1STingHuang         .mount(sysfs)
97dd9f1fc1STingHuang         .expect("Failed to mount sysfs");
98dd9f1fc1STingHuang     kinfo!("SysFS mounted.");
99dd9f1fc1STingHuang 
100004e86ffSlogin     let root_inode = ROOT_INODE().list().expect("VFS init failed");
101004e86ffSlogin     if root_inode.len() > 0 {
102004e86ffSlogin         kinfo!("Successfully initialized VFS!");
103004e86ffSlogin     }
104004e86ffSlogin     return 0;
105004e86ffSlogin }
106004e86ffSlogin 
107004e86ffSlogin /// @brief 真正执行伪文件系统迁移的过程
108004e86ffSlogin ///
109004e86ffSlogin /// @param mountpoint_name 在根目录下的挂载点的名称
110004e86ffSlogin /// @param inode 原本的挂载点的inode
111004e86ffSlogin fn do_migrate(
112004e86ffSlogin     new_root_inode: Arc<dyn IndexNode>,
113004e86ffSlogin     mountpoint_name: &str,
114004e86ffSlogin     fs: &MountFS,
115676b8ef6SMork ) -> Result<(), SystemError> {
116004e86ffSlogin     let r = new_root_inode.find(mountpoint_name);
117004e86ffSlogin     let mountpoint = if r.is_err() {
118004e86ffSlogin         new_root_inode
119004e86ffSlogin             .create(mountpoint_name, FileType::Dir, 0o777)
120004e86ffSlogin             .expect(format!("Failed to create '/{mountpoint_name}'").as_str())
121004e86ffSlogin     } else {
122004e86ffSlogin         r.unwrap()
123004e86ffSlogin     };
124004e86ffSlogin     // 迁移挂载点
125004e86ffSlogin     mountpoint
126004e86ffSlogin         .mount(fs.inner_filesystem())
127004e86ffSlogin         .expect(format!("Failed to migrate {mountpoint_name}").as_str());
128004e86ffSlogin     return Ok(());
129004e86ffSlogin }
130004e86ffSlogin 
131004e86ffSlogin /// @brief 迁移伪文件系统的inode
132004e86ffSlogin /// 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.
133676b8ef6SMork fn migrate_virtual_filesystem(new_fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<(), SystemError> {
134004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrating filesystems...");
135004e86ffSlogin 
136004e86ffSlogin     // ==== 在这里获取要被迁移的文件系统的inode ===
137004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("proc").expect("ProcFS not mounted!").fs();
138004e86ffSlogin     let proc: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
139004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("dev").expect("DevFS not mounted!").fs();
140004e86ffSlogin     let dev: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
141dd9f1fc1STingHuang     let binding = ROOT_INODE().find("sys").expect("SysFs not mounted!").fs();
142dd9f1fc1STingHuang     let sys: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
143004e86ffSlogin 
144004e86ffSlogin     let new_fs = MountFS::new(new_fs, None);
145004e86ffSlogin     // 获取新的根文件系统的根节点的引用
146004e86ffSlogin     let new_root_inode = Box::leak(Box::new(new_fs.root_inode()));
147004e86ffSlogin 
148004e86ffSlogin     // 把上述文件系统,迁移到新的文件系统下
149004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "proc", proc)?;
150004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "dev", dev)?;
151dd9f1fc1STingHuang     do_migrate(new_root_inode.clone(), "sys", sys)?;
152004e86ffSlogin 
153004e86ffSlogin     unsafe {
154004e86ffSlogin         // drop旧的Root inode
155004e86ffSlogin         let old_root_inode: Box<Arc<dyn IndexNode>> = Box::from_raw(__ROOT_INODE);
156004e86ffSlogin         __ROOT_INODE = null_mut();
157004e86ffSlogin         drop(old_root_inode);
158004e86ffSlogin 
159004e86ffSlogin         // 设置全局的新的ROOT Inode
160004e86ffSlogin         __ROOT_INODE = new_root_inode;
161004e86ffSlogin     }
162004e86ffSlogin 
163004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrate filesystems done!");
164004e86ffSlogin 
165004e86ffSlogin     return Ok(());
166004e86ffSlogin }
167004e86ffSlogin 
168004e86ffSlogin #[no_mangle]
169004e86ffSlogin pub extern "C" fn mount_root_fs() -> i32 {
170004e86ffSlogin     kinfo!("Try to mount FAT32 as root fs...");
171004e86ffSlogin     let partiton: Arc<crate::io::disk_info::Partition> =
172004e86ffSlogin         ahci::get_disks_by_name("ahci_disk_0".to_string())
173004e86ffSlogin             .unwrap()
174004e86ffSlogin             .0
175004e86ffSlogin             .lock()
176004e86ffSlogin             .partitions[0]
177004e86ffSlogin             .clone();
178004e86ffSlogin 
179676b8ef6SMork     let fatfs: Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> = FATFileSystem::new(partiton);
180004e86ffSlogin     if fatfs.is_err() {
181004e86ffSlogin         kerror!(
182004e86ffSlogin             "Failed to initialize fatfs, code={:?}",
183004e86ffSlogin             fatfs.as_ref().err()
184004e86ffSlogin         );
185004e86ffSlogin         loop {
186004e86ffSlogin             spin_loop();
187004e86ffSlogin         }
188004e86ffSlogin     }
189004e86ffSlogin     let fatfs: Arc<FATFileSystem> = fatfs.unwrap();
190004e86ffSlogin     let r = migrate_virtual_filesystem(fatfs);
191004e86ffSlogin     if r.is_err() {
192004e86ffSlogin         kerror!("Failed to migrate virtual filesystem to FAT32!");
193004e86ffSlogin         loop {
194004e86ffSlogin             spin_loop();
195004e86ffSlogin         }
196004e86ffSlogin     }
197004e86ffSlogin     kinfo!("Successfully migrate rootfs to FAT32!");
198004e86ffSlogin 
199004e86ffSlogin     return 0;
200004e86ffSlogin }
201004e86ffSlogin 
202004e86ffSlogin /// @brief 创建文件/文件夹
203676b8ef6SMork pub fn do_mkdir(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
204004e86ffSlogin     // 文件名过长
205004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
206676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
207004e86ffSlogin     }
208004e86ffSlogin 
209676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
210004e86ffSlogin 
211004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
212004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
213004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
214676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
215004e86ffSlogin             let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
216004e86ffSlogin             // 查找父目录
217004e86ffSlogin             let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
218004e86ffSlogin                 ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
219004e86ffSlogin             // 创建文件夹
220004e86ffSlogin             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> =
221004e86ffSlogin                 parent_inode.create(filename, FileType::Dir, 0o777)?;
222004e86ffSlogin         } else {
223004e86ffSlogin             // 不需要创建文件,因此返回错误码
224004e86ffSlogin             return Err(errno);
225004e86ffSlogin         }
226004e86ffSlogin     }
227004e86ffSlogin 
228004e86ffSlogin     return Ok(0);
229004e86ffSlogin }
230004e86ffSlogin 
231*821bb9a2SXshine /// @brief 删除文件夹
232676b8ef6SMork pub fn do_remove_dir(path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
233004e86ffSlogin     // 文件名过长
234004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
235676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
236004e86ffSlogin     }
237004e86ffSlogin 
238676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
239004e86ffSlogin 
240004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
241004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
242004e86ffSlogin         // 文件不存在
243676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
244676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
245004e86ffSlogin         }
246004e86ffSlogin     }
247004e86ffSlogin 
248004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
249004e86ffSlogin     // 查找父目录
250004e86ffSlogin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
251004e86ffSlogin 
252004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
253676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
254004e86ffSlogin     }
255004e86ffSlogin 
256004e86ffSlogin     let target_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.find(filename)?;
257004e86ffSlogin     if target_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
258676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
259004e86ffSlogin     }
260004e86ffSlogin 
261004e86ffSlogin     // 删除文件夹
262004e86ffSlogin     parent_inode.rmdir(filename)?;
263004e86ffSlogin 
264004e86ffSlogin     return Ok(0);
265004e86ffSlogin }
266004e86ffSlogin 
267004e86ffSlogin /// @brief 删除文件
268676b8ef6SMork pub fn do_unlink_at(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
269004e86ffSlogin     // 文件名过长
270004e86ffSlogin     if path.len() > PAGE_4K_SIZE as usize {
271676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
272004e86ffSlogin     }
273004e86ffSlogin 
274676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
275004e86ffSlogin 
276004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
277004e86ffSlogin         let errno = inode.clone().unwrap_err();
278004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
279676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
280676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
281004e86ffSlogin         }
282004e86ffSlogin     }
283004e86ffSlogin     // 禁止在目录上unlink
284004e86ffSlogin     if inode.unwrap().metadata()?.file_type == FileType::Dir {
285676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EPERM);
286004e86ffSlogin     }
287004e86ffSlogin 
288004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
289004e86ffSlogin     // 查找父目录
290004e86ffSlogin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
291004e86ffSlogin 
292004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
293676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
294004e86ffSlogin     }
295004e86ffSlogin 
296004e86ffSlogin     // 删除文件
297004e86ffSlogin     parent_inode.unlink(filename)?;
298004e86ffSlogin 
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