xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/core.rs (revision 7eda31b2f07c6ef41dc0d2bd13051f0fce5e5976)
1 use core::{hint::spin_loop, sync::atomic::Ordering};
2 
3 use alloc::{format, string::ToString, sync::Arc};
4 
5 use crate::{
6     driver::{
7         base::block::disk_info::Partition,
8         disk::ahci::{self},
9     },
10     filesystem::{
11         devfs::devfs_init,
12         fat::fs::FATFileSystem,
13         procfs::procfs_init,
14         ramfs::RamFS,
15         sysfs::sysfs_init,
16         vfs::{mount::MountFS, syscall::ModeType, AtomicInodeId, FileSystem, FileType},
17     },
18     kdebug, kerror, kinfo,
19     syscall::SystemError,
20 };
21 
22 use super::{file::FileMode, utils::rsplit_path, IndexNode, InodeId, MAX_PATHLEN};
23 
24 /// @brief 原子地生成新的Inode号。
25 /// 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
26 /// 特殊的两个inode号:
27 /// [0]: 对应'.'目录项
28 /// [1]: 对应'..'目录项
29 pub fn generate_inode_id() -> InodeId {
30     static INO: AtomicInodeId = AtomicInodeId::new(InodeId::new(1));
31     return INO.fetch_add(InodeId::new(1), Ordering::SeqCst);
32 }
33 
34 static mut __ROOT_INODE: Option<Arc<dyn IndexNode>> = None;
35 
36 /// @brief 获取全局的根节点
37 #[inline(always)]
38 #[allow(non_snake_case)]
39 pub fn ROOT_INODE() -> Arc<dyn IndexNode> {
40     unsafe {
41         return __ROOT_INODE.as_ref().unwrap().clone();
42     }
43 }
44 
45 #[no_mangle]
46 pub extern "C" fn vfs_init() -> i32 {
47     // 使用Ramfs作为默认的根文件系统
48     let ramfs = RamFS::new();
49     let mount_fs = MountFS::new(ramfs, None);
50     let root_inode = mount_fs.root_inode();
51 
52     unsafe {
53         __ROOT_INODE = Some(root_inode.clone());
54     }
55 
56     // 创建文件夹
57     root_inode
58         .create("proc", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
59         .expect("Failed to create /proc");
60     root_inode
61         .create("dev", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
62         .expect("Failed to create /dev");
63     root_inode
64         .create("sys", FileType::Dir, ModeType::from_bits_truncate(0o755))
65         .expect("Failed to create /sys");
66     kdebug!("dir in root:{:?}", root_inode.list());
67 
68     procfs_init().expect("Failed to initialize procfs");
69 
70     devfs_init().expect("Failed to initialize devfs");
71 
72     sysfs_init().expect("Failed to initialize sysfs");
73 
74     let root_entries = ROOT_INODE().list().expect("VFS init failed");
75     if root_entries.len() > 0 {
76         kinfo!("Successfully initialized VFS!");
77     }
78     return 0;
79 }
80 
81 /// @brief 真正执行伪文件系统迁移的过程
82 ///
83 /// @param mountpoint_name 在根目录下的挂载点的名称
84 /// @param inode 原本的挂载点的inode
85 fn do_migrate(
86     new_root_inode: Arc<dyn IndexNode>,
87     mountpoint_name: &str,
88     fs: &MountFS,
89 ) -> Result<(), SystemError> {
90     let r = new_root_inode.find(mountpoint_name);
91     let mountpoint = if r.is_err() {
92         new_root_inode
93             .create(
94                 mountpoint_name,
95                 FileType::Dir,
96                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
97             )
98             .expect(format!("Failed to create '/{mountpoint_name}' in migrating").as_str())
99     } else {
100         r.unwrap()
101     };
102     // 迁移挂载点
103     mountpoint
104         .mount(fs.inner_filesystem())
105         .expect(format!("Failed to migrate {mountpoint_name} ").as_str());
106     return Ok(());
107 }
108 
109 /// @brief 迁移伪文件系统的inode
110 /// 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.
111 fn migrate_virtual_filesystem(new_fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<(), SystemError> {
112     kinfo!("VFS: Migrating filesystems...");
113 
114     // ==== 在这里获取要被迁移的文件系统的inode ===
115     let binding = ROOT_INODE().find("proc").expect("ProcFS not mounted!").fs();
116     let proc: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
117     let binding = ROOT_INODE().find("dev").expect("DevFS not mounted!").fs();
118     let dev: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
119     let binding = ROOT_INODE().find("sys").expect("SysFs not mounted!").fs();
120     let sys: &MountFS = binding.as_any_ref().downcast_ref::<MountFS>().unwrap();
121 
122     let new_fs = MountFS::new(new_fs, None);
123     // 获取新的根文件系统的根节点的引用
124     let new_root_inode = new_fs.root_inode();
125 
126     // 把上述文件系统,迁移到新的文件系统下
127     do_migrate(new_root_inode.clone(), "proc", proc)?;
128     do_migrate(new_root_inode.clone(), "dev", dev)?;
129     do_migrate(new_root_inode.clone(), "sys", sys)?;
130     unsafe {
131         // drop旧的Root inode
132         let old_root_inode = __ROOT_INODE.take().unwrap();
133         drop(old_root_inode);
134 
135         // 设置全局的新的ROOT Inode
136         __ROOT_INODE = Some(new_root_inode);
137     }
138 
139     kinfo!("VFS: Migrate filesystems done!");
140 
141     return Ok(());
142 }
143 
144 pub fn mount_root_fs() -> Result<(), SystemError> {
145     kinfo!("Try to mount FAT32 as root fs...");
146     let partiton: Arc<Partition> = ahci::get_disks_by_name("ahci_disk_0".to_string())
147         .unwrap()
148         .0
149         .lock()
150         .partitions[0]
151         .clone();
152 
153     let fatfs: Result<Arc<FATFileSystem>, SystemError> = FATFileSystem::new(partiton);
154     if fatfs.is_err() {
155         kerror!(
156             "Failed to initialize fatfs, code={:?}",
157             fatfs.as_ref().err()
158         );
159         loop {
160             spin_loop();
161         }
162     }
163     let fatfs: Arc<FATFileSystem> = fatfs.unwrap();
164     let r = migrate_virtual_filesystem(fatfs);
165     if r.is_err() {
166         kerror!("Failed to migrate virtual filesystem to FAT32!");
167         loop {
168             spin_loop();
169         }
170     }
171     kinfo!("Successfully migrate rootfs to FAT32!");
172 
173     return Ok(());
174 }
175 
176 /// @brief 创建文件/文件夹
177 pub fn do_mkdir(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
178     // 文件名过长
179     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
180         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
181     }
182 
183     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
184 
185     if inode.is_err() {
186         let errno = inode.unwrap_err();
187         // 文件不存在,且需要创建
188         if errno == SystemError::ENOENT {
189             let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
190             // 查找父目录
191             let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
192                 ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
193             // 创建文件夹
194             let _create_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.create(
195                 filename,
196                 FileType::Dir,
197                 ModeType::from_bits_truncate(0o755),
198             )?;
199         } else {
200             // 不需要创建文件,因此返回错误码
201             return Err(errno);
202         }
203     }
204 
205     return Ok(0);
206 }
207 
208 /// @brief 删除文件夹
209 pub fn do_remove_dir(path: &str) -> Result<u64, SystemError> {
210     // 文件名过长
211     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
212         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
213     }
214 
215     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
216 
217     if inode.is_err() {
218         let errno = inode.unwrap_err();
219         // 文件不存在
220         if errno == SystemError::ENOENT {
221             return Err(SystemError::ENOENT);
222         }
223     }
224 
225     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
226     // 查找父目录
227     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
228 
229     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
230         return Err(SystemError::ENOTDIR);
231     }
232 
233     let target_inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.find(filename)?;
234     if target_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
235         return Err(SystemError::ENOTDIR);
236     }
237 
238     // 删除文件夹
239     parent_inode.rmdir(filename)?;
240 
241     return Ok(0);
242 }
243 
244 /// @brief 删除文件
245 pub fn do_unlink_at(path: &str, _mode: FileMode) -> Result<u64, SystemError> {
246     // 文件名过长
247     if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
248         return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
249     }
250 
251     let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup(path);
252 
253     if inode.is_err() {
254         let errno = inode.clone().unwrap_err();
255         // 文件不存在,且需要创建
256         if errno == SystemError::ENOENT {
257             return Err(SystemError::ENOENT);
258         }
259     }
260     // 禁止在目录上unlink
261     if inode.unwrap().metadata()?.file_type == FileType::Dir {
262         return Err(SystemError::EPERM);
263     }
264 
265     let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
266     // 查找父目录
267     let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
268 
269     if parent_inode.metadata()?.file_type != FileType::Dir {
270         return Err(SystemError::ENOTDIR);
271     }
272 
273     // 删除文件
274     parent_inode.unlink(filename)?;
275 
276     return Ok(0);
277 }
278