xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision 4ad52e57e612a88ab09413c7ac0072db96a93632)
1 use core::{hint::spin_loop, sync::atomic::Ordering};
2 
3 use alloc::{format, string::ToString, sync::Arc};
4 use system_error::SystemError;
5 
6 use crate::{
7     driver::{
8         base::block::disk_info::Partition,
9         disk::ahci::{self},
10     },
11     filesystem::{
12         devfs::devfs_init,
13         fat::fs::FATFileSystem,
14         procfs::procfs_init,
15         ramfs::RamFS,
16         sysfs::sysfs_init,
17         vfs::{mount::MountFS, syscall::ModeType, AtomicInodeId, FileSystem, FileType},
18     },
19     kdebug, kerror, kinfo,
20     process::ProcessManager,
21 };
22 
23 use super::{
24     file::FileMode,
25     utils::{rsplit_path, user_path_at},
26     IndexNode, InodeId, MAX_PATHLEN, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES,
27 };
28 
29 /// @brief 原子地生成新的Inode号。
30 /// 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
31 /// 特殊的两个inode号:
32 /// [0]: 对应'.'目录项
33 /// [1]: 对应'..'目录项
34 pub fn generate_inode_id() -> InodeId {
35     static INO: AtomicInodeId = AtomicInodeId::new(InodeId::new(1));
36     return INO.fetch_add(InodeId::new(1), Ordering::SeqCst);
37 }
38 
39 static mut __ROOT_INODE: Option<Arc<dyn IndexNode>> = None;
40 
41 /// @brief 获取全局的根节点
42 #[inline(always)]
43 #[allow(non_snake_case)]
44 pub fn ROOT_INODE() -> Arc<dyn IndexNode> {
45     unsafe {
46         return __ROOT_INODE.as_ref().unwrap().clone();
47     }
48 }
49 
50 /// 初始化虚拟文件系统
51 #[inline(never)]
52 pub fn vfs_init() -> Result<(), SystemError> {
53     // 使用Ramfs作为默认的根文件系统
54     let ramfs = RamFS::new();
55     let mount_fs = MountFS::new(ramfs, None);
56     let root_inode = mount_fs.root_inode();
57 
58     unsafe {
59         __ROOT_INODE = Some(root_inode.clone());
60     }
61 
62     // 创建文件夹
63     root_inode
64         .create("proc", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
65         .expect("Failed to create /proc");
66     root_inode
67         .create("dev", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
68         .expect("Failed to create /dev");
69     root_inode
70         .create("sys", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
71         .expect("Failed to create /sys");
72     kdebug!("dir in root:{:?}", root_inode.list());
73 
74     procfs_init().expect("Failed to initialize procfs");
75 
76     devfs_init().expect("Failed to initialize devfs");
77 
78     sysfs_init().expect("Failed to initialize sysfs");
79 
80     let root_entries = ROOT_INODE().list().expect("VFS init failed");
81     if root_entries.len() > 0 {
82         kinfo!("Successfully initialized VFS!");
83     }
84     return Ok(());
85 }
86 
87 /// @brief 真正执行伪文件系统迁移的过程
88 ///
89 /// @param mountpoint_name 在根目录下的挂载点的名称
90 /// @param inode 原本的挂载点的inode
91 fn do_migrate(
92     new_root_inode: Arc<dyn IndexNode>,
93     mountpoint_name: &str,
94     fs: &MountFS,
95 ) -> Result<(), SystemError> {
96     let r = new_root_inode.find(mountpoint_name);
97     let mountpoint = if r.is_err() {
98         new_root_inode
99             .create(
100                 mountpoint_name,
101                 FileType::Dir,
102                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
103             )
104             .expect(format!("Failed to create '/{mountpoint_name}' in migrating").as_str())
105     } else {
106         r.unwrap()
107     };
108     // 迁移挂载点
109     mountpoint
110         .mount(fs.inner_filesystem())
111         .expect(format!("Failed to migrate {mountpoint_name} ").as_str());
112     return Ok(());
113 }
114 
115 /// @brief 迁移伪文件系统的inode
116 /// 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.
117 fn migrate_virtual_filesystem(new_fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<(), SystemError> {
118     kinfo!("VFS: Migrating filesystems...");
119 
120     // ==== 在这里获取要被迁移的文件系统的inode ===
121     let binding = ROOT_INODE().find("proc").expect("ProcFS not mounted!").fs();
122     let proc: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
123     let binding = ROOT_INODE().find("dev").expect("DevFS not mounted!").fs();
124     let dev: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
125     let binding = ROOT_INODE().find("sys").expect("SysFs not mounted!").fs();
126     let sys: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
127 
128     let new_fs = MountFS::new(new_fs, None);
129     // 获取新的根文件系统的根节点的引用
130     let new_root_inode = new_fs.root_inode();
131 
132     // 把上述文件系统,迁移到新的文件系统下
133     do_migrate(new_root_inode.clone(), "proc", proc)?;
134     do_migrate(new_root_inode.clone(), "dev", dev)?;
135     do_migrate(new_root_inode.clone(), "sys", sys)?;
136     unsafe {
137         // drop旧的Root inode
138         let old_root_inode = __ROOT_INODE.take().unwrap();
139         drop(old_root_inode);
140 
141         // 设置全局的新的ROOT Inode
142         __ROOT_INODE = Some(new_root_inode);
143     }
144 
145     kinfo!("VFS: Migrate filesystems done!");
146 
147     return Ok(());
148 }
149 
150 pub fn mount_root_fs() -> Result<(), SystemError> {
151     kinfo!("Try to mount FAT32 as root fs...");
152     let partiton: Arc<Partition> = ahci::get_disks_by_name("ahci_disk_0".to_string())
153         .unwrap()
154         .0
155         .lock()
156         .partitions[0]
157         .clone();
158 
159     let fatfs: Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> = FATFileSystem::new(partiton);
160     if fatfs.is_err() {
161         kerror!(
162             "Failed to initialize fatfs, code={:?}",
163             fatfs.as_ref().err()
164         );
165         loop {
166             spin_loop();
167         }
168     }
169     let fatfs: Arc<FATFileSystem> = fatfs.unwrap();
170     let r = migrate_virtual_filesystem(fatfs);
171     if r.is_err() {
172         kerror!("Failed to migrate virtual filesystem to FAT32!");
173         loop {
174             spin_loop();
175         }
176     }
177     kinfo!("Successfully migrate rootfs to FAT32!");
178 
179     return Ok(());
180 }
181 
182 /// @brief 创建文件/文件夹
183 pub fn do_mkdir(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
184     // 文件名过长
185     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
186         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
187     }
188 
189     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
190 
191     if inode.is_err() {
192         let errno = inode.unwrap_err();
193         // 文件不存在,且需要创建
194         if errno == SystemError::ENOENT {
195             let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
196             // 查找父目录
197             let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
198                 ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
199             // 创建文件夹
200             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.create(
201                 filename,
202                 FileType::Dir,
203                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
204             )?;
205         } else {
206             // 不需要创建文件,因此返回错误码
207             return Err(errno);
208         }
209     }
210 
211     return Ok(0);
212 }
213 
214 /// @brief 删除文件夹
215 pub fn do_remove_dir(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
216     // 文件名过长
217     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
218         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
219     }
220 
221     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
222     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path)?;
223 
224     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
225         inode_begin.lookup_follow_symlink(remain_path.as_str(), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
226 
227     if inode.is_err() {
228         let errno = inode.unwrap_err();
229         // 文件不存在
230         if errno == SystemError::ENOENT {
231             return Err(SystemError::ENOENT);
232         }
233     }
234 
235     let (filename, parent_path) = rsplit_path(&remain_path);
236     // 查找父目录
237     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
238         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
239 
240     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
241         return Err(SystemError::ENOTDIR);
242     }
243 
244     let target_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.find(filename)?;
245     if target_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
246         return Err(SystemError::ENOTDIR);
247     }
248 
249     // 删除文件夹
250     parent_inode.rmdir(filename)?;
251 
252     return Ok(0);
253 }
254 
255 /// @brief 删除文件
256 pub fn do_unlink_at(dirfd: i32, path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
257     // 文件名过长
258     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
259         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
260     }
261     let pcb = ProcessManager::current_pcb();
262     let (inode_begin, remain_path) = user_path_at(&pcb, dirfd, path)?;
263 
264     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
265         inode_begin.lookup_follow_symlink(&remain_path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
266 
267     if inode.is_err() {
268         let errno = inode.clone().unwrap_err();
269         // 文件不存在,且需要创建
270         if errno == SystemError::ENOENT {
271             return Err(SystemError::ENOENT);
272         }
273     }
274     // 禁止在目录上unlink
275     if inode.unwrap().metadata()?.file_type == FileType::Dir {
276         return Err(SystemError::EPERM);
277     }
278 
279     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
280     // 查找父目录
281     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = inode_begin
282         .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
283 
284     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
285         return Err(SystemError::ENOTDIR);
286     }
287 
288     // 删除文件
289     parent_inode.unlink(filename)?;
290 
291     return Ok(0);
292 }
293