11496ba7bSLoGin use core::{ 21496ba7bSLoGin any::Any, 31496ba7bSLoGin sync::atomic::{compiler_fence, Ordering}, 41496ba7bSLoGin }; 5004e86ffSlogin 6004e86ffSlogin use alloc::{ 7004e86ffSlogin collections::BTreeMap, 8004e86ffSlogin sync::{Arc, Weak}, 9004e86ffSlogin }; 10004e86ffSlogin 11*2dbef785SGnoCiYeH use crate::{driver::base::device::DeviceNumber, libs::spinlock::SpinLock, syscall::SystemError}; 12004e86ffSlogin 136b4e7a29SLoGin use super::{ 146b4e7a29SLoGin file::FileMode, syscall::ModeType, FilePrivateData, FileSystem, FileType, IndexNode, InodeId, 156b4e7a29SLoGin }; 16004e86ffSlogin 17004e86ffSlogin /// @brief 挂载文件系统 18004e86ffSlogin /// 挂载文件系统的时候,套了MountFS这一层,以实现文件系统的递归挂载 19004e86ffSlogin #[derive(Debug)] 20004e86ffSlogin pub struct MountFS { 21004e86ffSlogin // MountFS内部的文件系统 22004e86ffSlogin inner_filesystem: Arc<dyn FileSystem>, 23004e86ffSlogin /// 用来存储InodeID->挂载点的MountFS的B树 24004e86ffSlogin mountpoints: SpinLock<BTreeMap<InodeId, Arc<MountFS>>>, 25004e86ffSlogin /// 当前文件系统挂载到的那个挂载点的Inode 26004e86ffSlogin self_mountpoint: Option<Arc<MountFSInode>>, 27004e86ffSlogin /// 指向当前MountFS的弱引用 28004e86ffSlogin self_ref: Weak<MountFS>, 29004e86ffSlogin } 30004e86ffSlogin 31004e86ffSlogin /// @brief MountFS的Index Node 注意,这个IndexNode只是一个中间层。它的目的是将具体文件系统的Inode与挂载机制连接在一起。 32004e86ffSlogin #[derive(Debug)] 33004e86ffSlogin pub struct MountFSInode { 34004e86ffSlogin /// 当前挂载点对应到具体的文件系统的Inode 35004e86ffSlogin inner_inode: Arc<dyn IndexNode>, 36004e86ffSlogin /// 当前Inode对应的MountFS 37004e86ffSlogin mount_fs: Arc<MountFS>, 38004e86ffSlogin /// 指向自身的弱引用 39004e86ffSlogin self_ref: Weak<MountFSInode>, 40004e86ffSlogin } 41004e86ffSlogin 42004e86ffSlogin impl MountFS { 43004e86ffSlogin pub fn new( 44004e86ffSlogin inner_fs: Arc<dyn FileSystem>, 45004e86ffSlogin self_mountpoint: Option<Arc<MountFSInode>>, 46004e86ffSlogin ) -> Arc<Self> { 47004e86ffSlogin return MountFS { 48004e86ffSlogin inner_filesystem: inner_fs, 49004e86ffSlogin mountpoints: SpinLock::new(BTreeMap::new()), 50004e86ffSlogin self_mountpoint: self_mountpoint, 51004e86ffSlogin self_ref: Weak::default(), 52004e86ffSlogin } 53004e86ffSlogin .wrap(); 54004e86ffSlogin } 55004e86ffSlogin 56004e86ffSlogin /// @brief 用Arc指针包裹MountFS对象。 57004e86ffSlogin /// 本函数的主要功能为,初始化MountFS对象中的自引用Weak指针 58004e86ffSlogin /// 本函数只应在构造器中被调用 59004e86ffSlogin fn wrap(self) -> Arc<Self> { 60004e86ffSlogin // 创建Arc指针 61004e86ffSlogin let mount_fs: Arc<MountFS> = Arc::new(self); 62004e86ffSlogin // 创建weak指针 63004e86ffSlogin let weak: Weak<MountFS> = Arc::downgrade(&mount_fs); 64004e86ffSlogin 65004e86ffSlogin // 将Arc指针转为Raw指针并对其内部的self_ref字段赋值 6634e6d6c8Syuyi2439 let ptr: *mut MountFS = mount_fs.as_ref() as *const Self as *mut Self; 67004e86ffSlogin unsafe { 68004e86ffSlogin (*ptr).self_ref = weak; 69004e86ffSlogin // 返回初始化好的MountFS对象 7034e6d6c8Syuyi2439 return mount_fs; 71004e86ffSlogin } 72004e86ffSlogin } 73004e86ffSlogin 74004e86ffSlogin /// @brief 获取挂载点的文件系统的root inode 75004e86ffSlogin pub fn mountpoint_root_inode(&self) -> Arc<MountFSInode> { 76004e86ffSlogin return MountFSInode { 77004e86ffSlogin inner_inode: self.inner_filesystem.root_inode(), 78004e86ffSlogin mount_fs: self.self_ref.upgrade().unwrap(), 79004e86ffSlogin self_ref: Weak::default(), 80004e86ffSlogin } 81004e86ffSlogin .wrap(); 82004e86ffSlogin } 83004e86ffSlogin 84004e86ffSlogin pub fn inner_filesystem(&self) -> Arc<dyn FileSystem> { 85004e86ffSlogin return self.inner_filesystem.clone(); 86004e86ffSlogin } 87004e86ffSlogin } 88004e86ffSlogin 89004e86ffSlogin impl MountFSInode { 90004e86ffSlogin /// @brief 用Arc指针包裹MountFSInode对象。 91004e86ffSlogin /// 本函数的主要功能为,初始化MountFSInode对象中的自引用Weak指针 92004e86ffSlogin /// 本函数只应在构造器中被调用 93004e86ffSlogin fn wrap(self) -> Arc<Self> { 94004e86ffSlogin // 创建Arc指针 95004e86ffSlogin let inode: Arc<MountFSInode> = Arc::new(self); 96004e86ffSlogin // 创建Weak指针 97004e86ffSlogin let weak: Weak<MountFSInode> = Arc::downgrade(&inode); 98004e86ffSlogin // 将Arc指针转为Raw指针并对其内部的self_ref字段赋值 991496ba7bSLoGin compiler_fence(Ordering::SeqCst); 10034e6d6c8Syuyi2439 let ptr: *mut MountFSInode = inode.as_ref() as *const Self as *mut Self; 1011496ba7bSLoGin compiler_fence(Ordering::SeqCst); 102004e86ffSlogin unsafe { 103004e86ffSlogin (*ptr).self_ref = weak; 1041496ba7bSLoGin compiler_fence(Ordering::SeqCst); 105004e86ffSlogin 106004e86ffSlogin // 返回初始化好的MountFSInode对象 1071496ba7bSLoGin return inode; 108004e86ffSlogin } 109004e86ffSlogin } 110004e86ffSlogin 111004e86ffSlogin /// @brief 判断当前inode是否为它所在的文件系统的root inode 112676b8ef6SMork fn is_mountpoint_root(&self) -> Result<bool, SystemError> { 113004e86ffSlogin return Ok(self.inner_inode.fs().root_inode().metadata()?.inode_id 114004e86ffSlogin == self.inner_inode.metadata()?.inode_id); 115004e86ffSlogin } 116004e86ffSlogin 117004e86ffSlogin /// @brief 在挂载树上进行inode替换。 118004e86ffSlogin /// 如果当前inode是父MountFS内的一个挂载点,那么,本函数将会返回挂载到这个挂载点下的文件系统的root inode. 119004e86ffSlogin /// 如果当前inode在父MountFS内,但不是挂载点,那么说明在这里不需要进行inode替换,因此直接返回当前inode。 120004e86ffSlogin /// 121004e86ffSlogin /// @return Arc<MountFSInode> 122004e86ffSlogin fn overlaid_inode(&self) -> Arc<MountFSInode> { 123004e86ffSlogin let inode_id = self.metadata().unwrap().inode_id; 124004e86ffSlogin 125004e86ffSlogin if let Some(sub_mountfs) = self.mount_fs.mountpoints.lock().get(&inode_id) { 126004e86ffSlogin return sub_mountfs.mountpoint_root_inode(); 127004e86ffSlogin } else { 128004e86ffSlogin return self.self_ref.upgrade().unwrap(); 129004e86ffSlogin } 130004e86ffSlogin } 131004e86ffSlogin } 132004e86ffSlogin 133004e86ffSlogin impl IndexNode for MountFSInode { 134676b8ef6SMork fn open(&self, data: &mut FilePrivateData, mode: &FileMode) -> Result<(), SystemError> { 1350d48c3c9Slogin return self.inner_inode.open(data, mode); 136004e86ffSlogin } 137004e86ffSlogin 138676b8ef6SMork fn close(&self, data: &mut FilePrivateData) -> Result<(), SystemError> { 139004e86ffSlogin return self.inner_inode.close(data); 140004e86ffSlogin } 141004e86ffSlogin 142004e86ffSlogin fn create_with_data( 143004e86ffSlogin &self, 144004e86ffSlogin name: &str, 145004e86ffSlogin file_type: FileType, 1466b4e7a29SLoGin mode: ModeType, 147004e86ffSlogin data: usize, 148676b8ef6SMork ) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> { 1491496ba7bSLoGin return Ok(MountFSInode { 1501496ba7bSLoGin inner_inode: self 151004e86ffSlogin .inner_inode 1521496ba7bSLoGin .create_with_data(name, file_type, mode, data)?, 1531496ba7bSLoGin mount_fs: self.mount_fs.clone(), 1541496ba7bSLoGin self_ref: Weak::default(), 1551496ba7bSLoGin } 1561496ba7bSLoGin .wrap()); 157004e86ffSlogin } 158004e86ffSlogin 159676b8ef6SMork fn truncate(&self, len: usize) -> Result<(), SystemError> { 160004e86ffSlogin return self.inner_inode.truncate(len); 161004e86ffSlogin } 162004e86ffSlogin 163004e86ffSlogin fn read_at( 164004e86ffSlogin &self, 165004e86ffSlogin offset: usize, 166004e86ffSlogin len: usize, 167004e86ffSlogin buf: &mut [u8], 168004e86ffSlogin data: &mut FilePrivateData, 169676b8ef6SMork ) -> Result<usize, SystemError> { 17084407d36Slogin return self.inner_inode.read_at(offset, len, buf, data); 171004e86ffSlogin } 172004e86ffSlogin 173004e86ffSlogin fn write_at( 174004e86ffSlogin &self, 175004e86ffSlogin offset: usize, 176004e86ffSlogin len: usize, 177004e86ffSlogin buf: &[u8], 17820e3152eSlogin data: &mut FilePrivateData, 179676b8ef6SMork ) -> Result<usize, SystemError> { 18078bf93f0SYJwu2023 return self.inner_inode.write_at(offset, len, buf, data); 181004e86ffSlogin } 182004e86ffSlogin 183004e86ffSlogin #[inline] 184676b8ef6SMork fn poll(&self) -> Result<super::PollStatus, SystemError> { 185004e86ffSlogin return self.inner_inode.poll(); 186004e86ffSlogin } 187004e86ffSlogin 188004e86ffSlogin #[inline] 189004e86ffSlogin fn fs(&self) -> Arc<dyn FileSystem> { 190004e86ffSlogin return self.mount_fs.clone(); 191004e86ffSlogin } 192004e86ffSlogin 193004e86ffSlogin #[inline] 194004e86ffSlogin fn as_any_ref(&self) -> &dyn core::any::Any { 195004e86ffSlogin return self.inner_inode.as_any_ref(); 196004e86ffSlogin } 197004e86ffSlogin 198004e86ffSlogin #[inline] 199676b8ef6SMork fn metadata(&self) -> Result<super::Metadata, SystemError> { 200004e86ffSlogin return self.inner_inode.metadata(); 201004e86ffSlogin } 202004e86ffSlogin 203004e86ffSlogin #[inline] 204676b8ef6SMork fn set_metadata(&self, metadata: &super::Metadata) -> Result<(), SystemError> { 205004e86ffSlogin return self.inner_inode.set_metadata(metadata); 206004e86ffSlogin } 207004e86ffSlogin 208004e86ffSlogin #[inline] 209676b8ef6SMork fn resize(&self, len: usize) -> Result<(), SystemError> { 210004e86ffSlogin return self.inner_inode.resize(len); 211004e86ffSlogin } 212004e86ffSlogin 213004e86ffSlogin #[inline] 214004e86ffSlogin fn create( 215004e86ffSlogin &self, 216004e86ffSlogin name: &str, 217004e86ffSlogin file_type: FileType, 2186b4e7a29SLoGin mode: ModeType, 219676b8ef6SMork ) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> { 220004e86ffSlogin return Ok(MountFSInode { 221004e86ffSlogin inner_inode: self.inner_inode.create(name, file_type, mode)?, 222004e86ffSlogin mount_fs: self.mount_fs.clone(), 223004e86ffSlogin self_ref: Weak::default(), 224004e86ffSlogin } 225004e86ffSlogin .wrap()); 226004e86ffSlogin } 227004e86ffSlogin 228676b8ef6SMork fn link(&self, name: &str, other: &Arc<dyn IndexNode>) -> Result<(), SystemError> { 229004e86ffSlogin return self.inner_inode.link(name, other); 230004e86ffSlogin } 231004e86ffSlogin 232004e86ffSlogin /// @brief 在挂载文件系统中删除文件/文件夹 233004e86ffSlogin #[inline] 234676b8ef6SMork fn unlink(&self, name: &str) -> Result<(), SystemError> { 235004e86ffSlogin let inode_id = self.inner_inode.find(name)?.metadata()?.inode_id; 236004e86ffSlogin 237004e86ffSlogin // 先检查这个inode是否为一个挂载点,如果当前inode是一个挂载点,那么就不能删除这个inode 238004e86ffSlogin if self.mount_fs.mountpoints.lock().contains_key(&inode_id) { 239676b8ef6SMork return Err(SystemError::EBUSY); 240004e86ffSlogin } 241004e86ffSlogin // 调用内层的inode的方法来删除这个inode 242004e86ffSlogin return self.inner_inode.unlink(name); 243004e86ffSlogin } 244004e86ffSlogin 245004e86ffSlogin #[inline] 246676b8ef6SMork fn rmdir(&self, name: &str) -> Result<(), SystemError> { 247004e86ffSlogin let inode_id = self.inner_inode.find(name)?.metadata()?.inode_id; 24884407d36Slogin 249004e86ffSlogin // 先检查这个inode是否为一个挂载点,如果当前inode是一个挂载点,那么就不能删除这个inode 250004e86ffSlogin if self.mount_fs.mountpoints.lock().contains_key(&inode_id) { 251676b8ef6SMork return Err(SystemError::EBUSY); 252004e86ffSlogin } 253004e86ffSlogin // 调用内层的rmdir的方法来删除这个inode 254004e86ffSlogin let r = self.inner_inode.rmdir(name); 25584407d36Slogin 256004e86ffSlogin return r; 257004e86ffSlogin } 258004e86ffSlogin 259004e86ffSlogin #[inline] 260004e86ffSlogin fn move_( 261004e86ffSlogin &self, 262004e86ffSlogin old_name: &str, 263004e86ffSlogin target: &Arc<dyn IndexNode>, 264004e86ffSlogin new_name: &str, 265676b8ef6SMork ) -> Result<(), SystemError> { 266004e86ffSlogin return self.inner_inode.move_(old_name, target, new_name); 267004e86ffSlogin } 268004e86ffSlogin 269676b8ef6SMork fn find(&self, name: &str) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> { 270004e86ffSlogin match name { 271004e86ffSlogin // 查找的是当前目录 272004e86ffSlogin "" | "." => return Ok(self.self_ref.upgrade().unwrap()), 273004e86ffSlogin // 往父级查找 274004e86ffSlogin ".." => { 275004e86ffSlogin if self.is_mountpoint_root()? { 276004e86ffSlogin // 当前inode是它所在的文件系统的root inode 277004e86ffSlogin match &self.mount_fs.self_mountpoint { 278004e86ffSlogin Some(inode) => { 279004e86ffSlogin return inode.find(name); 280004e86ffSlogin } 281004e86ffSlogin None => { 282004e86ffSlogin return Ok(self.self_ref.upgrade().unwrap()); 283004e86ffSlogin } 284004e86ffSlogin } 285004e86ffSlogin } else { 286004e86ffSlogin // 向上查找时,不会跨过文件系统的边界,因此直接调用当前inode所在的文件系统的find方法进行查找 287004e86ffSlogin return Ok(MountFSInode { 288004e86ffSlogin inner_inode: self.inner_inode.find(name)?, 289004e86ffSlogin mount_fs: self.mount_fs.clone(), 290004e86ffSlogin self_ref: Weak::default(), 291004e86ffSlogin } 292004e86ffSlogin .wrap()); 293004e86ffSlogin } 294004e86ffSlogin } 295004e86ffSlogin // 在当前目录下查找 296004e86ffSlogin _ => { 297004e86ffSlogin // 直接调用当前inode所在的文件系统的find方法进行查找 298004e86ffSlogin // 由于向下查找可能会跨越文件系统的边界,因此需要尝试替换inode 299004e86ffSlogin return Ok(MountFSInode { 300004e86ffSlogin inner_inode: self.inner_inode.find(name)?, 301004e86ffSlogin mount_fs: self.mount_fs.clone(), 302004e86ffSlogin self_ref: Weak::default(), 303004e86ffSlogin } 304004e86ffSlogin .wrap() 305004e86ffSlogin .overlaid_inode()); 306004e86ffSlogin } 307004e86ffSlogin } 308004e86ffSlogin } 309004e86ffSlogin 310004e86ffSlogin #[inline] 311676b8ef6SMork fn get_entry_name(&self, ino: InodeId) -> Result<alloc::string::String, SystemError> { 312004e86ffSlogin return self.inner_inode.get_entry_name(ino); 313004e86ffSlogin } 314004e86ffSlogin 315004e86ffSlogin #[inline] 316004e86ffSlogin fn get_entry_name_and_metadata( 317004e86ffSlogin &self, 318004e86ffSlogin ino: InodeId, 319676b8ef6SMork ) -> Result<(alloc::string::String, super::Metadata), SystemError> { 320004e86ffSlogin return self.inner_inode.get_entry_name_and_metadata(ino); 321004e86ffSlogin } 322004e86ffSlogin 323004e86ffSlogin #[inline] 324676b8ef6SMork fn ioctl(&self, cmd: u32, data: usize) -> Result<usize, SystemError> { 325004e86ffSlogin return self.inner_inode.ioctl(cmd, data); 326004e86ffSlogin } 327004e86ffSlogin 328004e86ffSlogin #[inline] 329676b8ef6SMork fn list(&self) -> Result<alloc::vec::Vec<alloc::string::String>, SystemError> { 330004e86ffSlogin return self.inner_inode.list(); 331004e86ffSlogin } 332004e86ffSlogin 333004e86ffSlogin /// @brief 在当前inode下,挂载一个文件系统 334004e86ffSlogin /// 335004e86ffSlogin /// @return Ok(Arc<MountFS>) 挂载成功,返回指向MountFS的指针 336676b8ef6SMork fn mount(&self, fs: Arc<dyn FileSystem>) -> Result<Arc<MountFS>, SystemError> { 337004e86ffSlogin let metadata = self.inner_inode.metadata()?; 338004e86ffSlogin if metadata.file_type != FileType::Dir { 339676b8ef6SMork return Err(SystemError::ENOTDIR); 340004e86ffSlogin } 341004e86ffSlogin 342004e86ffSlogin // 为新的挂载点创建挂载文件系统 343004e86ffSlogin let new_mount_fs: Arc<MountFS> = MountFS::new(fs, Some(self.self_ref.upgrade().unwrap())); 344004e86ffSlogin // 将新的挂载点-挂载文件系统添加到父级的挂载树 345004e86ffSlogin self.mount_fs 346004e86ffSlogin .mountpoints 347004e86ffSlogin .lock() 348004e86ffSlogin .insert(metadata.inode_id, new_mount_fs.clone()); 349004e86ffSlogin return Ok(new_mount_fs); 350004e86ffSlogin } 351*2dbef785SGnoCiYeH 352*2dbef785SGnoCiYeH #[inline] 353*2dbef785SGnoCiYeH fn mknod( 354*2dbef785SGnoCiYeH &self, 355*2dbef785SGnoCiYeH filename: &str, 356*2dbef785SGnoCiYeH mode: ModeType, 357*2dbef785SGnoCiYeH dev_t: DeviceNumber, 358*2dbef785SGnoCiYeH ) -> Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> { 359*2dbef785SGnoCiYeH return Ok(MountFSInode { 360*2dbef785SGnoCiYeH inner_inode: self.inner_inode.mknod(filename, mode, dev_t)?, 361*2dbef785SGnoCiYeH mount_fs: self.mount_fs.clone(), 362*2dbef785SGnoCiYeH self_ref: Weak::default(), 363*2dbef785SGnoCiYeH } 364*2dbef785SGnoCiYeH .wrap()); 365*2dbef785SGnoCiYeH } 366*2dbef785SGnoCiYeH 367*2dbef785SGnoCiYeH #[inline] 368*2dbef785SGnoCiYeH fn special_node(&self) -> Option<super::SpecialNodeData> { 369*2dbef785SGnoCiYeH self.inner_inode.special_node() 370*2dbef785SGnoCiYeH } 371004e86ffSlogin } 372004e86ffSlogin 373004e86ffSlogin impl FileSystem for MountFS { 374004e86ffSlogin fn root_inode(&self) -> Arc<dyn IndexNode> { 375004e86ffSlogin match &self.self_mountpoint { 376004e86ffSlogin Some(inode) => return inode.mount_fs.root_inode(), 377004e86ffSlogin // 当前文件系统是rootfs 378004e86ffSlogin None => self.mountpoint_root_inode(), 379004e86ffSlogin } 380004e86ffSlogin } 381004e86ffSlogin 382004e86ffSlogin fn info(&self) -> super::FsInfo { 383004e86ffSlogin return self.inner_filesystem.info(); 384004e86ffSlogin } 385004e86ffSlogin 386004e86ffSlogin /// @brief 本函数用于实现动态转换。 387004e86ffSlogin /// 具体的文件系统在实现本函数时,最简单的方式就是:直接返回self 388004e86ffSlogin fn as_any_ref(&self) -> &dyn Any { 389004e86ffSlogin self 390004e86ffSlogin } 391004e86ffSlogin } 392