xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision c719ddc6312acd7976e0f6fd449a94ff9abad5a6)
16b4e7a29SLoGin use core::{hint::spin_loop, sync::atomic::Ordering};
2004e86ffSlogin 
3b5b571e0SLoGin use alloc::{string::ToString, sync::Arc};
491e9d4abSLoGin use system_error::SystemError;
5004e86ffSlogin 
6004e86ffSlogin use crate::{
782df0a13Shmt     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,
22dfe53cf0SGnoCiYeH     mount::MountFSInode,
23bf4a4899SLoGin     utils::{rsplit_path, user_path_at},
2482df0a13Shmt     IndexNode, InodeId, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES,
25bf4a4899SLoGin };
26004e86ffSlogin 
27004e86ffSlogin /// @brief 原子地生成新的Inode号。
28004e86ffSlogin /// 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
29004e86ffSlogin /// 特殊的两个inode号:
30004e86ffSlogin /// [0]: 对应'.'目录项
31004e86ffSlogin /// [1]: 对应'..'目录项
32004e86ffSlogin pub fn generate_inode_id() -> InodeId {
336b4e7a29SLoGin     static INO: AtomicInodeId = AtomicInodeId::new(InodeId::new(1));
346b4e7a29SLoGin     return INO.fetch_add(InodeId::new(1), Ordering::SeqCst);
35004e86ffSlogin }
36004e86ffSlogin 
377ae679ddSLoGin static mut __ROOT_INODE: Option<Arc<dyn IndexNode>> = None;
38004e86ffSlogin 
39004e86ffSlogin /// @brief 获取全局的根节点
40004e86ffSlogin #[inline(always)]
41004e86ffSlogin #[allow(non_snake_case)]
42004e86ffSlogin pub fn ROOT_INODE() -> Arc<dyn IndexNode> {
43004e86ffSlogin     unsafe {
44004e86ffSlogin         return __ROOT_INODE.as_ref().unwrap().clone();
45004e86ffSlogin     }
46004e86ffSlogin }
47004e86ffSlogin 
485b59005fSLoGin /// 初始化虚拟文件系统
495b59005fSLoGin #[inline(never)]
505b59005fSLoGin pub fn vfs_init() -> Result<(), SystemError> {
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);
547ae679ddSLoGin     let root_inode = mount_fs.root_inode();
55004e86ffSlogin 
56004e86ffSlogin     unsafe {
577ae679ddSLoGin         __ROOT_INODE = Some(root_inode.clone());
58004e86ffSlogin     }
59004e86ffSlogin 
60004e86ffSlogin     // 创建文件夹
61004e86ffSlogin     root_inode
626b4e7a29SLoGin         .create("proc", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
63004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /proc");
64004e86ffSlogin     root_inode
656b4e7a29SLoGin         .create("dev", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
66004e86ffSlogin         .expect("Failed to create /dev");
67dd9f1fc1STingHuang     root_inode
686b4e7a29SLoGin         .create("sys", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
69dd9f1fc1STingHuang         .expect("Failed to create /sys");
70*c719ddc6SSaga1718 
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");
80b5b571e0SLoGin     if !root_entries.is_empty() {
81004e86ffSlogin         kinfo!("Successfully initialized VFS!");
82004e86ffSlogin     }
835b59005fSLoGin     return Ok(());
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);
96b5b571e0SLoGin     let mountpoint = if let Ok(r) = r {
97b5b571e0SLoGin         r
98b5b571e0SLoGin     } else {
99004e86ffSlogin         new_root_inode
1006b4e7a29SLoGin             .create(
1016b4e7a29SLoGin                 mountpoint_name,
1026b4e7a29SLoGin                 FileType::Dir,
1036b4e7a29SLoGin                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
1046b4e7a29SLoGin             )
105b5b571e0SLoGin             .unwrap_or_else(|_| panic!("Failed to create '/{mountpoint_name}' in migrating"))
106004e86ffSlogin     };
107004e86ffSlogin     // 迁移挂载点
108dfe53cf0SGnoCiYeH     let inode = mountpoint.arc_any().downcast::<MountFSInode>().unwrap();
109dfe53cf0SGnoCiYeH     inode.do_mount(inode.inode_id(), fs.self_ref())?;
110dfe53cf0SGnoCiYeH 
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)?;
135*c719ddc6SSaga1718 
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> {
18482df0a13Shmt     let path = path.trim();
185004e86ffSlogin 
186676b8ef6SMork     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
187004e86ffSlogin 
188b5b571e0SLoGin     if let Err(errno) = inode {
189004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
190676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
191004e86ffSlogin             let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
192004e86ffSlogin             // 查找父目录
193004e86ffSlogin             let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
194004e86ffSlogin                 ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
195004e86ffSlogin             // 创建文件夹
1966b4e7a29SLoGin             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.create(
1976b4e7a29SLoGin                 filename,
1986b4e7a29SLoGin                 FileType::Dir,
1996b4e7a29SLoGin                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
2006b4e7a29SLoGin             )?;
201004e86ffSlogin         } else {
202004e86ffSlogin             // 不需要创建文件,因此返回错误码
203004e86ffSlogin             return Err(errno);
204004e86ffSlogin         }
205004e86ffSlogin     }
206004e86ffSlogin 
207004e86ffSlogin     return Ok(0);
208004e86ffSlogin }
209004e86ffSlogin 
210821bb9a2SXshine /// @brief 删除文件夹
211bf4a4899SLoGin pub fn do_remove_dir(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
21282df0a13Shmt     let path = path.trim();
213004e86ffSlogin 
214bf4a4899SLoGin     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
2150fb515b0SLoGin     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path)?;
216bf4a4899SLoGin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(&remain_path);
2175eeefb8cSChenzx 
2185eeefb8cSChenzx     // 最后一项文件项为.时返回EINVAL
2195eeefb8cSChenzx     if filename == "." {
2205eeefb8cSChenzx         return Err(SystemError::EINVAL);
2215eeefb8cSChenzx     }
2225eeefb8cSChenzx 
223004e86ffSlogin     // 查找父目录
224bf4a4899SLoGin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
225bf4a4899SLoGin         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
226004e86ffSlogin 
227004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
228676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
229004e86ffSlogin     }
230004e86ffSlogin 
2315eeefb8cSChenzx     // 在目标点为symlink时也返回ENOTDIR
2325eeefb8cSChenzx     let target_inode = parent_inode.find(filename)?;
233004e86ffSlogin     if target_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
234676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
235004e86ffSlogin     }
236004e86ffSlogin 
237004e86ffSlogin     // 删除文件夹
238004e86ffSlogin     parent_inode.rmdir(filename)?;
239004e86ffSlogin 
240004e86ffSlogin     return Ok(0);
241004e86ffSlogin }
242004e86ffSlogin 
243004e86ffSlogin /// @brief 删除文件
244bf4a4899SLoGin pub fn do_unlink_at(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
24582df0a13Shmt     let path = path.trim();
24682df0a13Shmt 
247bf4a4899SLoGin     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
2480fb515b0SLoGin     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path)?;
249bf4a4899SLoGin     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
250bf4a4899SLoGin         inode_begin.lookup_follow_symlink(&remain_path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
251004e86ffSlogin 
252004e86ffSlogin     if inode.is_err() {
253004e86ffSlogin         let errno = inode.clone().unwrap_err();
254004e86ffSlogin         // 文件不存在,且需要创建
255676b8ef6SMork         if errno == SystemError::ENOENT {
256676b8ef6SMork             return Err(SystemError::ENOENT);
257004e86ffSlogin         }
258004e86ffSlogin     }
259004e86ffSlogin     // 禁止在目录上unlink
260004e86ffSlogin     if inode.unwrap().metadata()?.file_type == FileType::Dir {
261676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EPERM);
262004e86ffSlogin     }
263004e86ffSlogin 
264004e86ffSlogin     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
265004e86ffSlogin     // 查找父目录
266bf4a4899SLoGin     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
267bf4a4899SLoGin         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
268004e86ffSlogin 
269004e86ffSlogin     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
270676b8ef6SMork         return Err(SystemError::ENOTDIR);
271004e86ffSlogin     }
272004e86ffSlogin 
273004e86ffSlogin     // 删除文件
274004e86ffSlogin     parent_inode.unlink(filename)?;
275004e86ffSlogin 
276004e86ffSlogin     return Ok(0);
277004e86ffSlogin }
2781d37ca6dSDonkey Kane 
2791d37ca6dSDonkey Kane // @brief mount filesystem
2801d37ca6dSDonkey Kane pub fn do_mount(fs: Arc<dyn FileSystem>, mount_point: &str) -> Result<usize, SystemError> {
2811d37ca6dSDonkey Kane     ROOT_INODE()
282b5b571e0SLoGin         .lookup_follow_symlink(mount_point, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?
2831d37ca6dSDonkey Kane         .mount(fs)?;
2841d37ca6dSDonkey Kane     Ok(0)
2851d37ca6dSDonkey Kane }
286