xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision 82df0a13109e400602ddaec049d04ae230eb485b)
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::{
7*82df0a13Shmt     driver::{base::block::disk_info::Partition, disk::ahci},
8004e86ffSlogin     filesystem::{
9b087521eSChiichen         devfs::devfs_init,
10004e86ffSlogin         fat::fs::FATFileSystem,
11b087521eSChiichen         procfs::procfs_init,
12004e86ffSlogin         ramfs::RamFS,
13b087521eSChiichen         sysfs::sysfs_init,
146b4e7a29SLoGin         vfs::{mount::MountFS, syscall::ModeType, AtomicInodeId, FileSystem, FileType},
15004e86ffSlogin     },
16b087521eSChiichen     kdebug, kerror, kinfo,
17bf4a4899SLoGin     process::ProcessManager,
18004e86ffSlogin };
19004e86ffSlogin 
20bf4a4899SLoGin use super::{
21bf4a4899SLoGin     file::FileMode,
22bf4a4899SLoGin     utils::{rsplit_path, user_path_at},
23*82df0a13Shmt     IndexNode, InodeId, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES,
24bf4a4899SLoGin };
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 {
326b4e7a29SLoGin     static INO: AtomicInodeId = AtomicInodeId::new(InodeId::new(1));
336b4e7a29SLoGin     return INO.fetch_add(InodeId::new(1), Ordering::SeqCst);
34004e86ffSlogin }
35004e86ffSlogin 
367ae679ddSLoGin static mut __ROOT_INODE: Option<Arc<dyn IndexNode>> = None;
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 
475b59005fSLoGin /// 初始化虚拟文件系统
485b59005fSLoGin #[inline(never)]
495b59005fSLoGin pub fn vfs_init() -> Result<(), SystemError> {
50004e86ffSlogin     // 使用Ramfs作为默认的根文件系统
51004e86ffSlogin     let ramfs = RamFS::new();
52004e86ffSlogin     let mount_fs = MountFS::new(ramfs, None);
537ae679ddSLoGin     let root_inode = mount_fs.root_inode();
54004e86ffSlogin 
55004e86ffSlogin     unsafe {
567ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(root_inode.clone());
57004e86ffSlogin     }
58004e86ffSlogin 
59004e86ffSlogin     // 创建文件夹
60004e86ffSlogin     root_inode
616b4e7a29SLoGin         .create("proc", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
62004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /proc");
63004e86ffSlogin     root_inode
646b4e7a29SLoGin         .create("dev", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
65004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /dev");
66dd9f1fc1STingHuang     root_inode
676b4e7a29SLoGin         .create("sys", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
68dd9f1fc1STingHuang         .expect("Failed to create /sys");
69b087521eSChiichen     kdebug!("dir in root:{:?}", root_inode.list());
70004e86ffSlogin 
71b087521eSChiichen     procfs_init().expect("Failed to initialize procfs");
72004e86ffSlogin 
73b087521eSChiichen     devfs_init().expect("Failed to initialize devfs");
74004e86ffSlogin 
75b087521eSChiichen     sysfs_init().expect("Failed to initialize sysfs");
76dd9f1fc1STingHuang 
777ae679ddSLoGin     let root_entries = ROOT_INODE().list().expect("VFS init failed");
787ae679ddSLoGin     if root_entries.len() > 0 {
79004e86ffSlogin         kinfo!("Successfully initialized VFS!");
80004e86ffSlogin     }
815b59005fSLoGin     return Ok(());
82004e86ffSlogin }
83004e86ffSlogin 
84004e86ffSlogin /// @brief 真正执行伪文件系统迁移的过程
85004e86ffSlogin ///
86004e86ffSlogin /// @param mountpoint_name 在根目录下的挂载点的名称
87004e86ffSlogin /// @param inode 原本的挂载点的inode
88004e86ffSlogin fn do_migrate(
89004e86ffSlogin     new_root_inode: Arc<dyn IndexNode>,
90004e86ffSlogin     mountpoint_name: &str,
91004e86ffSlogin     fs: &MountFS,
92676b8ef6SMork ) -> Result<(), SystemError> {
93004e86ffSlogin     let r = new_root_inode.find(mountpoint_name);
94004e86ffSlogin     let mountpoint = if r.is_err() {
95004e86ffSlogin         new_root_inode
966b4e7a29SLoGin             .create(
976b4e7a29SLoGin                 mountpoint_name,
986b4e7a29SLoGin                 FileType::Dir,
996b4e7a29SLoGin                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
1006b4e7a29SLoGin             )
101b087521eSChiichen             .expect(format!("Failed to create '/{mountpoint_name}' in migrating").as_str())
102004e86ffSlogin     } else {
103004e86ffSlogin         r.unwrap()
104004e86ffSlogin     };
105004e86ffSlogin     // 迁移挂载点
106004e86ffSlogin     mountpoint
107004e86ffSlogin         .mount(fs.inner_filesystem())
108004e86ffSlogin         .expect(format!("Failed to migrate {mountpoint_name} ").as_str());
109004e86ffSlogin     return Ok(());
110004e86ffSlogin }
111004e86ffSlogin 
112004e86ffSlogin /// @brief 迁移伪文件系统的inode
113004e86ffSlogin /// 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.
114676b8ef6SMork fn migrate_virtual_filesystem(new_fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<(), SystemError> {
115004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrating filesystems...");
116004e86ffSlogin 
117004e86ffSlogin     // ==== 在这里获取要被迁移的文件系统的inode ===
118004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("proc").expect("ProcFS not mounted!").fs();
119004e86ffSlogin     let proc: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
120004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("dev").expect("DevFS not mounted!").fs();
121004e86ffSlogin     let dev: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
122dd9f1fc1STingHuang     let binding = ROOT_INODE().find("sys").expect("SysFs not mounted!").fs();
123dd9f1fc1STingHuang     let sys: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
124004e86ffSlogin 
125004e86ffSlogin     let new_fs = MountFS::new(new_fs, None);
126004e86ffSlogin     // 获取新的根文件系统的根节点的引用
1277ae679ddSLoGin     let new_root_inode = new_fs.root_inode();
128004e86ffSlogin 
129004e86ffSlogin     // 把上述文件系统,迁移到新的文件系统下
130004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "proc", proc)?;
131004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "dev", dev)?;
132dd9f1fc1STingHuang     do_migrate(new_root_inode.clone(), "sys", sys)?;
133004e86ffSlogin     unsafe {
134004e86ffSlogin         // drop旧的Root inode
1357ae679ddSLoGin         let old_root_inode = __ROOT_INODE.take().unwrap();
136004e86ffSlogin         drop(old_root_inode);
137004e86ffSlogin 
138004e86ffSlogin         // 设置全局的新的ROOT Inode
1397ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(new_root_inode);
140004e86ffSlogin     }
141004e86ffSlogin 
142004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrate filesystems done!");
143004e86ffSlogin 
144004e86ffSlogin     return Ok(());
145004e86ffSlogin }
146004e86ffSlogin 
1471496ba7bSLoGin 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 
1761496ba7bSLoGin     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> {
181*82df0a13Shmt     let path = path.trim();
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
1946b4e7a29SLoGin             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.create(
1956b4e7a29SLoGin                 filename,
1966b4e7a29SLoGin                 FileType::Dir,
1976b4e7a29SLoGin                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
1986b4e7a29SLoGin             )?;
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
209bf4a4899SLoGin pub fn do_remove_dir(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
210*82df0a13Shmt     let path = path.trim();
211004e86ffSlogin 
212bf4a4899SLoGin     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
2130fb515b0SLoGin     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path)?;
214bf4a4899SLoGin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(&remain_path);
2155eeefb8cSChenzx 
2165eeefb8cSChenzx     // 最后一项文件项为.时返回EINVAL
2175eeefb8cSChenzx     if filename == "." {
2185eeefb8cSChenzx         return Err(SystemError::EINVAL);
2195eeefb8cSChenzx     }
2205eeefb8cSChenzx 
221004e86ffSlogin     // 查找父目录
222bf4a4899SLoGin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
223bf4a4899SLoGin         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
224004e86ffSlogin 
225004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
226676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
227004e86ffSlogin     }
228004e86ffSlogin 
2295eeefb8cSChenzx     // 在目标点为symlink时也返回ENOTDIR
2305eeefb8cSChenzx     let target_inode = 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
242bf4a4899SLoGin pub fn do_unlink_at(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
243*82df0a13Shmt     let path = path.trim();
244*82df0a13Shmt 
245bf4a4899SLoGin     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
2460fb515b0SLoGin     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path)?;
247bf4a4899SLoGin     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
248bf4a4899SLoGin         inode_begin.lookup_follow_symlink(&remain_path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
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
264bf4a4899SLoGin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
265bf4a4899SLoGin         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
266004e86ffSlogin 
267004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
268676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
269004e86ffSlogin     }
270004e86ffSlogin 
271004e86ffSlogin     // 删除文件
272004e86ffSlogin     parent_inode.unlink(filename)?;
273004e86ffSlogin 
274004e86ffSlogin     return Ok(0);
275004e86ffSlogin }
276