1004e86ffSlogin use core::mem::MaybeUninit; 2004e86ffSlogin 3004e86ffSlogin use alloc::{boxed::Box, string::String, sync::Arc, vec::Vec}; 4004e86ffSlogin 5004e86ffSlogin use crate::{ 6004e86ffSlogin arch::asm::current::current_pcb, 7004e86ffSlogin filesystem::procfs::ProcfsFilePrivateData, 8004e86ffSlogin include::bindings::bindings::{ 9004e86ffSlogin process_control_block, EINVAL, ENOBUFS, EOVERFLOW, EPERM, ESPIPE, 10004e86ffSlogin }, 11004e86ffSlogin io::SeekFrom, 12*0d48c3c9Slogin kerror, driver::tty::TtyFilePrivateData, 13004e86ffSlogin }; 14004e86ffSlogin 15004e86ffSlogin use super::{Dirent, FileType, IndexNode, Metadata}; 16004e86ffSlogin 17004e86ffSlogin /// 文件私有信息的枚举类型 18004e86ffSlogin #[derive(Debug, Clone)] 19004e86ffSlogin pub enum FilePrivateData { 20*0d48c3c9Slogin /// procfs文件私有信息 21004e86ffSlogin Procfs(ProcfsFilePrivateData), 22*0d48c3c9Slogin /// Tty设备的私有信息 23*0d48c3c9Slogin Tty(TtyFilePrivateData), 24*0d48c3c9Slogin /// 不需要文件私有信息 25004e86ffSlogin Unused, 26004e86ffSlogin } 27004e86ffSlogin 28004e86ffSlogin impl Default for FilePrivateData { 29004e86ffSlogin fn default() -> Self { 30004e86ffSlogin return Self::Unused; 31004e86ffSlogin } 32004e86ffSlogin } 33004e86ffSlogin 34004e86ffSlogin bitflags! { 35004e86ffSlogin /// @brief 文件打开模式 36004e86ffSlogin /// 其中,低2bit组合而成的数字的值,用于表示访问权限。其他的bit,才支持通过按位或的方式来表示参数 37004e86ffSlogin /// 38004e86ffSlogin /// 与Linux 5.19.10的uapi/asm-generic/fcntl.h相同 39004e86ffSlogin /// https://opengrok.ringotek.cn/xref/linux-5.19.10/tools/include/uapi/asm-generic/fcntl.h#19 40004e86ffSlogin pub struct FileMode: u32{ 41004e86ffSlogin /* File access modes for `open' and `fcntl'. */ 42004e86ffSlogin /// Open Read-only 4384407d36Slogin const O_RDONLY = 0o0; 44004e86ffSlogin /// Open Write-only 4584407d36Slogin const O_WRONLY = 0o1; 46004e86ffSlogin /// Open read/write 4784407d36Slogin const O_RDWR = 0o2; 48004e86ffSlogin /// Mask for file access modes 4984407d36Slogin const O_ACCMODE = 0o00000003; 50004e86ffSlogin 51004e86ffSlogin /* Bits OR'd into the second argument to open. */ 52004e86ffSlogin /// Create file if it does not exist 5384407d36Slogin const O_CREAT = 0o00000100; 54004e86ffSlogin /// Fail if file already exists 5584407d36Slogin const O_EXCL = 0o00000200; 56004e86ffSlogin /// Do not assign controlling terminal 5784407d36Slogin const O_NOCTTY = 0o00000400; 58004e86ffSlogin /// 文件存在且是普通文件,并以O_RDWR或O_WRONLY打开,则它会被清空 5984407d36Slogin const O_TRUNC = 0o00001000; 60004e86ffSlogin /// 文件指针会被移动到文件末尾 6184407d36Slogin const O_APPEND = 0o00002000; 62004e86ffSlogin /// 非阻塞式IO模式 6384407d36Slogin const O_NONBLOCK = 0o00004000; 64004e86ffSlogin /// used to be O_SYNC, see below 6584407d36Slogin const O_DSYNC = 0o00010000; 66004e86ffSlogin /// fcntl, for BSD compatibility 6784407d36Slogin const FASYNC = 0o00020000; 68004e86ffSlogin /* direct disk access hint */ 6984407d36Slogin const O_DIRECT = 0o00040000; 7084407d36Slogin const O_LARGEFILE = 0o00100000; 71004e86ffSlogin /// 打开的必须是一个目录 7284407d36Slogin const O_DIRECTORY = 0o00200000; 73004e86ffSlogin /// Do not follow symbolic links 7484407d36Slogin const O_NOFOLLOW = 0o00400000; 7584407d36Slogin const O_NOATIME = 0o01000000; 76004e86ffSlogin /// set close_on_exec 7784407d36Slogin const O_CLOEXEC = 0o02000000; 78004e86ffSlogin } 79004e86ffSlogin } 80004e86ffSlogin 81004e86ffSlogin /// @brief 抽象文件结构体 82004e86ffSlogin #[derive(Debug, Clone)] 83004e86ffSlogin pub struct File { 84004e86ffSlogin inode: Arc<dyn IndexNode>, 85004e86ffSlogin /// 对于文件,表示字节偏移量;对于文件夹,表示当前操作的子目录项偏移量 86004e86ffSlogin offset: usize, 87004e86ffSlogin /// 文件的打开模式 88004e86ffSlogin mode: FileMode, 89004e86ffSlogin /// 文件类型 90004e86ffSlogin file_type: FileType, 91004e86ffSlogin /// readdir时候用的,暂存的本次循环中,所有子目录项的名字的数组 92004e86ffSlogin readdir_subdirs_name: Vec<String>, 93004e86ffSlogin pub private_data: FilePrivateData, 94004e86ffSlogin } 95004e86ffSlogin 96004e86ffSlogin impl File { 97004e86ffSlogin /// @brief 创建一个新的文件对象 98004e86ffSlogin /// 99004e86ffSlogin /// @param inode 文件对象对应的inode 100004e86ffSlogin /// @param mode 文件的打开模式 101004e86ffSlogin pub fn new(inode: Arc<dyn IndexNode>, mode: FileMode) -> Result<Self, i32> { 102004e86ffSlogin let file_type: FileType = inode.metadata()?.file_type; 103004e86ffSlogin let mut f = File { 104004e86ffSlogin inode, 105004e86ffSlogin offset: 0, 106004e86ffSlogin mode, 107004e86ffSlogin file_type, 108004e86ffSlogin readdir_subdirs_name: Vec::new(), 109004e86ffSlogin private_data: FilePrivateData::default(), 110004e86ffSlogin }; 111004e86ffSlogin // kdebug!("inode:{:?}",f.inode); 112*0d48c3c9Slogin f.inode.open(&mut f.private_data, &mode)?; 113004e86ffSlogin return Ok(f); 114004e86ffSlogin } 115004e86ffSlogin 116004e86ffSlogin /// @brief 从文件中读取指定的字节数到buffer中 117004e86ffSlogin /// 118004e86ffSlogin /// @param len 要读取的字节数 119004e86ffSlogin /// @param buf 目标buffer 120004e86ffSlogin /// 121004e86ffSlogin /// @return Ok(usize) 成功读取的字节数 122004e86ffSlogin /// @return Err(i32) 错误码 123004e86ffSlogin pub fn read(&mut self, len: usize, buf: &mut [u8]) -> Result<usize, i32> { 124004e86ffSlogin // 先检查本文件在权限等规则下,是否可读取。 125004e86ffSlogin self.readable()?; 126004e86ffSlogin 127004e86ffSlogin if buf.len() < len { 128004e86ffSlogin return Err(-(ENOBUFS as i32)); 129004e86ffSlogin } 130004e86ffSlogin 131004e86ffSlogin let len = self 132004e86ffSlogin .inode 133004e86ffSlogin .read_at(self.offset, len, buf, &mut self.private_data)?; 134004e86ffSlogin self.offset += len; 135004e86ffSlogin return Ok(len); 136004e86ffSlogin } 137004e86ffSlogin 138004e86ffSlogin /// @brief 从buffer向文件写入指定的字节数的数据 139004e86ffSlogin /// 140004e86ffSlogin /// @param len 要写入的字节数 141004e86ffSlogin /// @param buf 源数据buffer 142004e86ffSlogin /// 143004e86ffSlogin /// @return Ok(usize) 成功写入的字节数 144004e86ffSlogin /// @return Err(i32) 错误码 145004e86ffSlogin pub fn write(&mut self, len: usize, buf: &[u8]) -> Result<usize, i32> { 146004e86ffSlogin // 先检查本文件在权限等规则下,是否可写入。 147004e86ffSlogin self.writeable()?; 148004e86ffSlogin if buf.len() < len { 149004e86ffSlogin return Err(-(ENOBUFS as i32)); 150004e86ffSlogin } 151004e86ffSlogin let len = self 152004e86ffSlogin .inode 153004e86ffSlogin .write_at(self.offset, len, buf, &mut FilePrivateData::Unused)?; 154004e86ffSlogin self.offset += len; 155004e86ffSlogin return Ok(len); 156004e86ffSlogin } 157004e86ffSlogin 158004e86ffSlogin /// @brief 获取文件的元数据 159004e86ffSlogin pub fn metadata(&self) -> Result<Metadata, i32> { 160004e86ffSlogin return self.inode.metadata(); 161004e86ffSlogin } 162004e86ffSlogin 163004e86ffSlogin /// @brief 根据inode号获取子目录项的名字 164004e86ffSlogin pub fn get_entry_name(&self, ino: usize) -> Result<String, i32> { 165004e86ffSlogin return self.inode.get_entry_name(ino); 166004e86ffSlogin } 167004e86ffSlogin 168004e86ffSlogin /// @brief 调整文件操作指针的位置 169004e86ffSlogin /// 170004e86ffSlogin /// @param origin 调整的起始位置 171004e86ffSlogin pub fn lseek(&mut self, origin: SeekFrom) -> Result<usize, i32> { 172004e86ffSlogin if self.inode.metadata().unwrap().file_type == FileType::Pipe { 173004e86ffSlogin return Err(-(ESPIPE as i32)); 174004e86ffSlogin } 175004e86ffSlogin let pos: i64; 176004e86ffSlogin match origin { 177004e86ffSlogin SeekFrom::SeekSet(offset) => { 178004e86ffSlogin pos = offset; 179004e86ffSlogin } 180004e86ffSlogin SeekFrom::SeekCurrent(offset) => { 181004e86ffSlogin pos = self.offset as i64 + offset; 182004e86ffSlogin } 183004e86ffSlogin SeekFrom::SeekEnd(offset) => { 184004e86ffSlogin let metadata = self.metadata()?; 185004e86ffSlogin pos = metadata.size + offset; 186004e86ffSlogin } 187004e86ffSlogin SeekFrom::Invalid => { 188004e86ffSlogin return Err(-(EINVAL as i32)); 189004e86ffSlogin } 190004e86ffSlogin } 191004e86ffSlogin 192004e86ffSlogin if pos < 0 || pos > self.metadata()?.size { 193004e86ffSlogin return Err(-(EOVERFLOW as i32)); 194004e86ffSlogin } 195004e86ffSlogin self.offset = pos as usize; 196004e86ffSlogin return Ok(self.offset); 197004e86ffSlogin } 198004e86ffSlogin 199004e86ffSlogin /// @brief 判断当前文件是否可读 200004e86ffSlogin #[inline] 201004e86ffSlogin pub fn readable(&self) -> Result<(), i32> { 202004e86ffSlogin // 暂时认为只要不是write only, 就可读 203004e86ffSlogin if self.mode == FileMode::O_WRONLY { 204004e86ffSlogin return Err(-(EPERM as i32)); 205004e86ffSlogin } 206004e86ffSlogin 207004e86ffSlogin return Ok(()); 208004e86ffSlogin } 209004e86ffSlogin 210004e86ffSlogin /// @brief 判断当前文件是否可写 211004e86ffSlogin #[inline] 212004e86ffSlogin pub fn writeable(&self) -> Result<(), i32> { 213004e86ffSlogin // 暂时认为只要不是read only, 就可写 214004e86ffSlogin if self.mode == FileMode::O_RDONLY { 215004e86ffSlogin return Err(-(EPERM as i32)); 216004e86ffSlogin } 217004e86ffSlogin 218004e86ffSlogin return Ok(()); 219004e86ffSlogin } 220004e86ffSlogin 221004e86ffSlogin /// @biref 充填dirent结构体 222004e86ffSlogin /// @return 返回dirent结构体的大小 223004e86ffSlogin pub fn readdir(&mut self, dirent: &mut Dirent) -> Result<u64, i32> { 224004e86ffSlogin let inode: &Arc<dyn IndexNode> = &self.inode; 225004e86ffSlogin 226004e86ffSlogin // 如果偏移量为0 227004e86ffSlogin if self.offset == 0 { 228004e86ffSlogin self.readdir_subdirs_name = inode.list()?; 229004e86ffSlogin self.readdir_subdirs_name.sort(); 230004e86ffSlogin } 231004e86ffSlogin 232004e86ffSlogin // kdebug!("sub_entries={sub_entries:?}"); 233004e86ffSlogin if self.readdir_subdirs_name.is_empty() { 234004e86ffSlogin self.offset = 0; 235004e86ffSlogin return Ok(0); 236004e86ffSlogin } 237004e86ffSlogin let name: String = self.readdir_subdirs_name.remove(0); 238004e86ffSlogin let sub_inode: Arc<dyn IndexNode> = match inode.find(&name) { 239004e86ffSlogin Ok(i) => i, 240004e86ffSlogin Err(e) => { 241004e86ffSlogin kerror!("Readdir error: Failed to find sub inode, file={self:?}"); 242004e86ffSlogin return Err(e); 243004e86ffSlogin } 244004e86ffSlogin }; 245004e86ffSlogin 246004e86ffSlogin let name_bytes: &[u8] = name.as_bytes(); 247004e86ffSlogin 248004e86ffSlogin self.offset += 1; 249004e86ffSlogin dirent.d_ino = sub_inode.metadata().unwrap().inode_id as u64; 250004e86ffSlogin dirent.d_off = 0; 251004e86ffSlogin dirent.d_reclen = 0; 252004e86ffSlogin dirent.d_type = sub_inode.metadata().unwrap().file_type.get_file_type_num() as u8; 253004e86ffSlogin // 根据posix的规定,dirent中的d_name是一个不定长的数组,因此需要unsafe来拷贝数据 254004e86ffSlogin unsafe { 255004e86ffSlogin let ptr = &mut dirent.d_name as *mut u8; 256004e86ffSlogin let buf: &mut [u8] = 257004e86ffSlogin ::core::slice::from_raw_parts_mut::<'static, u8>(ptr, name_bytes.len()); 258004e86ffSlogin buf.copy_from_slice(name_bytes); 259004e86ffSlogin } 260004e86ffSlogin 261004e86ffSlogin // 计算dirent结构体的大小 262004e86ffSlogin return Ok((name_bytes.len() + ::core::mem::size_of::<Dirent>() 263004e86ffSlogin - ::core::mem::size_of_val(&dirent.d_name)) as u64); 264004e86ffSlogin } 265004e86ffSlogin pub fn inode(&self) -> Arc<dyn IndexNode> { 266004e86ffSlogin return self.inode.clone(); 267004e86ffSlogin } 268004e86ffSlogin } 269004e86ffSlogin 270004e86ffSlogin impl Drop for File { 271004e86ffSlogin fn drop(&mut self) { 272004e86ffSlogin let r: Result<(), i32> = self.inode.close(&mut self.private_data); 273004e86ffSlogin // 打印错误信息 274004e86ffSlogin if r.is_err() { 275004e86ffSlogin kerror!( 276004e86ffSlogin "pid: {} failed to close file: {:?}, errno={}", 277004e86ffSlogin current_pcb().pid, 278004e86ffSlogin self, 279004e86ffSlogin r.unwrap_err() 280004e86ffSlogin ); 281004e86ffSlogin } 282004e86ffSlogin } 283004e86ffSlogin } 284004e86ffSlogin 285004e86ffSlogin /// @brief pcb里面的文件描述符数组 286004e86ffSlogin #[derive(Debug, Clone)] 287004e86ffSlogin pub struct FileDescriptorVec { 288004e86ffSlogin /// 当前进程打开的文件描述符 289004e86ffSlogin pub fds: [Option<Box<File>>; FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD], 290004e86ffSlogin } 291004e86ffSlogin 292004e86ffSlogin impl FileDescriptorVec { 293004e86ffSlogin pub const PROCESS_MAX_FD: usize = 32; 294004e86ffSlogin 295004e86ffSlogin pub fn new() -> Box<FileDescriptorVec> { 296004e86ffSlogin // 先声明一个未初始化的数组 297004e86ffSlogin let mut data: [MaybeUninit<Option<Box<File>>>; FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD] = 298004e86ffSlogin unsafe { MaybeUninit::uninit().assume_init() }; 299004e86ffSlogin 300004e86ffSlogin // 逐个把每个元素初始化为None 301004e86ffSlogin for i in 0..FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD { 302004e86ffSlogin data[i] = MaybeUninit::new(None); 303004e86ffSlogin } 304004e86ffSlogin // 由于一切都初始化完毕,因此将未初始化的类型强制转换为已经初始化的类型 305004e86ffSlogin let data: [Option<Box<File>>; FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD] = unsafe { 306004e86ffSlogin core::mem::transmute::<_, [Option<Box<File>>; FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD]>(data) 307004e86ffSlogin }; 308004e86ffSlogin 309004e86ffSlogin // 初始化文件描述符数组结构体 310004e86ffSlogin return Box::new(FileDescriptorVec { fds: data }); 311004e86ffSlogin } 312004e86ffSlogin 313004e86ffSlogin /// @brief 从pcb的fds字段,获取文件描述符数组的可变引用 314004e86ffSlogin #[inline] 315004e86ffSlogin pub fn from_pcb(pcb: &'static process_control_block) -> Option<&'static mut FileDescriptorVec> { 316004e86ffSlogin return unsafe { (pcb.fds as usize as *mut FileDescriptorVec).as_mut() }; 317004e86ffSlogin } 318004e86ffSlogin 319004e86ffSlogin /// @brief 判断文件描述符序号是否合法 320004e86ffSlogin /// 321004e86ffSlogin /// @return true 合法 322004e86ffSlogin /// 323004e86ffSlogin /// @return false 不合法 324004e86ffSlogin #[inline] 325004e86ffSlogin pub fn validate_fd(fd: i32) -> bool { 326004e86ffSlogin if fd < 0 || fd as usize > FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD { 327004e86ffSlogin return false; 328004e86ffSlogin } else { 329004e86ffSlogin return true; 330004e86ffSlogin } 331004e86ffSlogin } 332004e86ffSlogin } 333