xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision bf4a48994a2b284ee34aa49a66b4dec1b6ebc07c)
16b4e7a29SLoGin use core::{hint::spin_loop, sync::atomic::Ordering};
2004e86ffSlogin 
37ae679ddSLoGin use alloc::{format, string::ToString, sync::Arc};
4004e86ffSlogin 
5004e86ffSlogin use crate::{
6b087521eSChiichen     driver::{
7b087521eSChiichen         base::block::disk_info::Partition,
8b087521eSChiichen         disk::ahci::{self},
9b087521eSChiichen     },
10004e86ffSlogin     filesystem::{
11b087521eSChiichen         devfs::devfs_init,
12004e86ffSlogin         fat::fs::FATFileSystem,
13b087521eSChiichen         procfs::procfs_init,
14004e86ffSlogin         ramfs::RamFS,
15b087521eSChiichen         sysfs::sysfs_init,
166b4e7a29SLoGin         vfs::{mount::MountFS, syscall::ModeType, AtomicInodeId, FileSystem, FileType},
17004e86ffSlogin     },
18b087521eSChiichen     kdebug, kerror, kinfo,
19*bf4a4899SLoGin     process::ProcessManager,
202b771e32SGou Ngai     syscall::SystemError,
21004e86ffSlogin };
22004e86ffSlogin 
23*bf4a4899SLoGin use super::{
24*bf4a4899SLoGin     file::FileMode,
25*bf4a4899SLoGin     utils::{rsplit_path, user_path_at},
26*bf4a4899SLoGin     IndexNode, InodeId, MAX_PATHLEN, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES,
27*bf4a4899SLoGin };
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 
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);
557ae679ddSLoGin     let root_inode = mount_fs.root_inode();
56004e86ffSlogin 
57004e86ffSlogin     unsafe {
587ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(root_inode.clone());
59004e86ffSlogin     }
60004e86ffSlogin 
61004e86ffSlogin     // 创建文件夹
62004e86ffSlogin     root_inode
636b4e7a29SLoGin         .create("proc", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
64004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /proc");
65004e86ffSlogin     root_inode
666b4e7a29SLoGin         .create("dev", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
67004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /dev");
68dd9f1fc1STingHuang     root_inode
696b4e7a29SLoGin         .create("sys", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
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 
797ae679ddSLoGin     let root_entries = ROOT_INODE().list().expect("VFS init failed");
807ae679ddSLoGin     if root_entries.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
986b4e7a29SLoGin             .create(
996b4e7a29SLoGin                 mountpoint_name,
1006b4e7a29SLoGin                 FileType::Dir,
1016b4e7a29SLoGin                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
1026b4e7a29SLoGin             )
103b087521eSChiichen             .expect(format!("Failed to create '/{mountpoint_name}' in migrating").as_str())
104004e86ffSlogin     } else {
105004e86ffSlogin         r.unwrap()
106004e86ffSlogin     };
107004e86ffSlogin     // 迁移挂载点
108004e86ffSlogin     mountpoint
109004e86ffSlogin         .mount(fs.inner_filesystem())
110004e86ffSlogin         .expect(format!("Failed to migrate {mountpoint_name} ").as_str());
111004e86ffSlogin     return Ok(());
112004e86ffSlogin }
113004e86ffSlogin 
114004e86ffSlogin /// @brief 迁移伪文件系统的inode
115004e86ffSlogin /// 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.
116676b8ef6SMork fn migrate_virtual_filesystem(new_fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<(), SystemError> {
117004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrating filesystems...");
118004e86ffSlogin 
119004e86ffSlogin     // ==== 在这里获取要被迁移的文件系统的inode ===
120004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("proc").expect("ProcFS not mounted!").fs();
121004e86ffSlogin     let proc: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
122004e86ffSlogin     let binding = ROOT_INODE().find("dev").expect("DevFS not mounted!").fs();
123004e86ffSlogin     let dev: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
124dd9f1fc1STingHuang     let binding = ROOT_INODE().find("sys").expect("SysFs not mounted!").fs();
125dd9f1fc1STingHuang     let sys: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
126004e86ffSlogin 
127004e86ffSlogin     let new_fs = MountFS::new(new_fs, None);
128004e86ffSlogin     // 获取新的根文件系统的根节点的引用
1297ae679ddSLoGin     let new_root_inode = new_fs.root_inode();
130004e86ffSlogin 
131004e86ffSlogin     // 把上述文件系统,迁移到新的文件系统下
132004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "proc", proc)?;
133004e86ffSlogin     do_migrate(new_root_inode.clone(), "dev", dev)?;
134dd9f1fc1STingHuang     do_migrate(new_root_inode.clone(), "sys", sys)?;
135004e86ffSlogin     unsafe {
136004e86ffSlogin         // drop旧的Root inode
1377ae679ddSLoGin         let old_root_inode = __ROOT_INODE.take().unwrap();
138004e86ffSlogin         drop(old_root_inode);
139004e86ffSlogin 
140004e86ffSlogin         // 设置全局的新的ROOT Inode
1417ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(new_root_inode);
142004e86ffSlogin     }
143004e86ffSlogin 
144004e86ffSlogin     kinfo!("VFS: Migrate filesystems done!");
145004e86ffSlogin 
146004e86ffSlogin     return Ok(());
147004e86ffSlogin }
148004e86ffSlogin 
1491496ba7bSLoGin pub fn mount_root_fs() -> Result<(), SystemError> {
150004e86ffSlogin     kinfo!("Try to mount FAT32 as root fs...");
151b087521eSChiichen     let partiton: Arc<Partition> = ahci::get_disks_by_name("ahci_disk_0".to_string())
152004e86ffSlogin         .unwrap()
153004e86ffSlogin         .0
154004e86ffSlogin         .lock()
155004e86ffSlogin         .partitions[0]
156004e86ffSlogin         .clone();
157004e86ffSlogin 
158676b8ef6SMork     let fatfs: Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> = FATFileSystem::new(partiton);
159004e86ffSlogin     if fatfs.is_err() {
160004e86ffSlogin         kerror!(
161004e86ffSlogin             "Failed to initialize fatfs, code={:?}",
162004e86ffSlogin             fatfs.as_ref().err()
163004e86ffSlogin         );
164004e86ffSlogin         loop {
165004e86ffSlogin             spin_loop();
166004e86ffSlogin         }
167004e86ffSlogin     }
168004e86ffSlogin     let fatfs: Arc<FATFileSystem> = fatfs.unwrap();
169004e86ffSlogin     let r = migrate_virtual_filesystem(fatfs);
170004e86ffSlogin     if r.is_err() {
171004e86ffSlogin         kerror!("Failed to migrate virtual filesystem to FAT32!");
172004e86ffSlogin         loop {
173004e86ffSlogin             spin_loop();
174004e86ffSlogin         }
175004e86ffSlogin     }
176004e86ffSlogin     kinfo!("Successfully migrate rootfs to FAT32!");
177004e86ffSlogin 
1781496ba7bSLoGin     return Ok(());
179004e86ffSlogin }
180004e86ffSlogin 
181004e86ffSlogin /// @brief 创建文件/文件夹
182676b8ef6SMork pub fn do_mkdir(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
183004e86ffSlogin     // 文件名过长
1842dbef785SGnoCiYeH     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
185676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
186004e86ffSlogin     }
187004e86ffSlogin 
188676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
189004e86ffSlogin 
190004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
191004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
192004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
193676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
194004e86ffSlogin             let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
195004e86ffSlogin             // 查找父目录
196004e86ffSlogin             let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
197004e86ffSlogin                 ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
198004e86ffSlogin             // 创建文件夹
1996b4e7a29SLoGin             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.create(
2006b4e7a29SLoGin                 filename,
2016b4e7a29SLoGin                 FileType::Dir,
2026b4e7a29SLoGin                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
2036b4e7a29SLoGin             )?;
204004e86ffSlogin         } else {
205004e86ffSlogin             // 不需要创建文件,因此返回错误码
206004e86ffSlogin             return Err(errno);
207004e86ffSlogin         }
208004e86ffSlogin     }
209004e86ffSlogin 
210004e86ffSlogin     return Ok(0);
211004e86ffSlogin }
212004e86ffSlogin 
213821bb9a2SXshine /// @brief 删除文件夹
214*bf4a4899SLoGin pub fn do_remove_dir(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
215004e86ffSlogin     // 文件名过长
2162dbef785SGnoCiYeH     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
217676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
218004e86ffSlogin     }
219004e86ffSlogin 
220*bf4a4899SLoGin     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
221*bf4a4899SLoGin     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path.to_string())?;
222*bf4a4899SLoGin 
223*bf4a4899SLoGin     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
224*bf4a4899SLoGin         inode_begin.lookup_follow_symlink(remain_path.as_str(), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
225004e86ffSlogin 
226004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
227004e86ffSlogin         let errno = inode.unwrap_err();
228004e86ffSlogin         // 文件不存在
229676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
230676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
231004e86ffSlogin         }
232004e86ffSlogin     }
233004e86ffSlogin 
234*bf4a4899SLoGin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(&remain_path);
235004e86ffSlogin     // 查找父目录
236*bf4a4899SLoGin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
237*bf4a4899SLoGin         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
238004e86ffSlogin 
239004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
240676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
241004e86ffSlogin     }
242004e86ffSlogin 
243004e86ffSlogin     let target_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.find(filename)?;
244004e86ffSlogin     if target_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
245676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
246004e86ffSlogin     }
247004e86ffSlogin 
248004e86ffSlogin     // 删除文件夹
249004e86ffSlogin     parent_inode.rmdir(filename)?;
250004e86ffSlogin 
251004e86ffSlogin     return Ok(0);
252004e86ffSlogin }
253004e86ffSlogin 
254004e86ffSlogin /// @brief 删除文件
255*bf4a4899SLoGin pub fn do_unlink_at(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
256004e86ffSlogin     // 文件名过长
2572dbef785SGnoCiYeH     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
258676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
259004e86ffSlogin     }
260*bf4a4899SLoGin     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
261*bf4a4899SLoGin     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path.to_string())?;
262004e86ffSlogin 
263*bf4a4899SLoGin     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
264*bf4a4899SLoGin         inode_begin.lookup_follow_symlink(&remain_path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
265004e86ffSlogin 
266004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
267004e86ffSlogin         let errno = inode.clone().unwrap_err();
268004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
269676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
270676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
271004e86ffSlogin         }
272004e86ffSlogin     }
273004e86ffSlogin     // 禁止在目录上unlink
274004e86ffSlogin     if inode.unwrap().metadata()?.file_type == FileType::Dir {
275676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EPERM);
276004e86ffSlogin     }
277004e86ffSlogin 
278004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
279004e86ffSlogin     // 查找父目录
280*bf4a4899SLoGin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
281*bf4a4899SLoGin         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
282004e86ffSlogin 
283004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
284676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
285004e86ffSlogin     }
286004e86ffSlogin 
287004e86ffSlogin     // 删除文件
288004e86ffSlogin     parent_inode.unlink(filename)?;
289004e86ffSlogin 
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