xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/syscall.rs (revision 70a4e5550a9fb49b537092287c3ddc36448c5b78)
1 use core::ffi::CStr;
2 
3 use alloc::{
4     string::{String, ToString},
5     sync::Arc,
6     vec::Vec,
7 };
8 
9 use crate::{
10     driver::base::{block::SeekFrom, device::DeviceNumber},
11     filesystem::vfs::file::FileDescriptorVec,
12     include::bindings::bindings::{verify_area, AT_REMOVEDIR, PROC_MAX_FD_NUM},
13     kerror,
14     libs::rwlock::RwLockWriteGuard,
15     mm::VirtAddr,
16     process::ProcessManager,
17     syscall::{user_access::UserBufferReader, Syscall, SystemError},
18     time::TimeSpec,
19 };
20 
21 use super::{
22     core::{do_mkdir, do_remove_dir, do_unlink_at},
23     fcntl::{FcntlCommand, FD_CLOEXEC},
24     file::{File, FileMode},
25     utils::rsplit_path,
26     Dirent, FileType, IndexNode, MAX_PATHLEN, ROOT_INODE, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES,
27 };
28 // use crate::kdebug;
29 
30 pub const SEEK_SET: u32 = 0;
31 pub const SEEK_CUR: u32 = 1;
32 pub const SEEK_END: u32 = 2;
33 pub const SEEK_MAX: u32 = 3;
34 
35 bitflags! {
36     /// 文件类型和权限
37     #[repr(C)]
38     pub struct ModeType: u32 {
39         /// 掩码
40         const S_IFMT = 0o0_170_000;
41         /// 文件类型
42         const S_IFSOCK = 0o140000;
43         const S_IFLNK = 0o120000;
44         const S_IFREG = 0o100000;
45         const S_IFBLK = 0o060000;
46         const S_IFDIR = 0o040000;
47         const S_IFCHR = 0o020000;
48         const S_IFIFO = 0o010000;
49 
50         const S_ISUID = 0o004000;
51         const S_ISGID = 0o002000;
52         const S_ISVTX = 0o001000;
53         /// 文件用户权限
54         const S_IRWXU = 0o0700;
55         const S_IRUSR = 0o0400;
56         const S_IWUSR = 0o0200;
57         const S_IXUSR = 0o0100;
58         /// 文件组权限
59         const S_IRWXG = 0o0070;
60         const S_IRGRP = 0o0040;
61         const S_IWGRP = 0o0020;
62         const S_IXGRP = 0o0010;
63         /// 文件其他用户权限
64         const S_IRWXO = 0o0007;
65         const S_IROTH = 0o0004;
66         const S_IWOTH = 0o0002;
67         const S_IXOTH = 0o0001;
68 
69         /// 0o777
70         const S_IRWXUGO = Self::S_IRWXU.bits | Self::S_IRWXG.bits | Self::S_IRWXO.bits;
71         /// 0o7777
72         const S_IALLUGO = Self::S_ISUID.bits | Self::S_ISGID.bits | Self::S_ISVTX.bits| Self::S_IRWXUGO.bits;
73         /// 0o444
74         const S_IRUGO = Self::S_IRUSR.bits | Self::S_IRGRP.bits | Self::S_IROTH.bits;
75         /// 0o222
76         const S_IWUGO = Self::S_IWUSR.bits | Self::S_IWGRP.bits | Self::S_IWOTH.bits;
77         /// 0o111
78         const S_IXUGO = Self::S_IXUSR.bits | Self::S_IXGRP.bits | Self::S_IXOTH.bits;
79 
80 
81     }
82 }
83 
84 #[repr(C)]
85 /// # 文件信息结构体
86 pub struct PosixKstat {
87     /// 硬件设备ID
88     dev_id: u64,
89     /// inode号
90     inode: u64,
91     /// 硬链接数
92     nlink: u64,
93     /// 文件权限
94     mode: ModeType,
95     /// 所有者用户ID
96     uid: i32,
97     /// 所有者组ID
98     gid: i32,
99     /// 设备ID
100     rdev: i64,
101     /// 文件大小
102     size: i64,
103     /// 文件系统块大小
104     blcok_size: i64,
105     /// 分配的512B块数
106     blocks: u64,
107     /// 最后访问时间
108     atime: TimeSpec,
109     /// 最后修改时间
110     mtime: TimeSpec,
111     /// 最后状态变化时间
112     ctime: TimeSpec,
113     /// 用于填充结构体大小的空白数据
114     pub _pad: [i8; 24],
115 }
116 impl PosixKstat {
117     fn new() -> Self {
118         Self {
119             inode: 0,
120             dev_id: 0,
121             mode: ModeType { bits: 0 },
122             nlink: 0,
123             uid: 0,
124             gid: 0,
125             rdev: 0,
126             size: 0,
127             atime: TimeSpec {
128                 tv_sec: 0,
129                 tv_nsec: 0,
130             },
131             mtime: TimeSpec {
132                 tv_sec: 0,
133                 tv_nsec: 0,
134             },
135             ctime: TimeSpec {
136                 tv_sec: 0,
137                 tv_nsec: 0,
138             },
139             blcok_size: 0,
140             blocks: 0,
141             _pad: Default::default(),
142         }
143     }
144 }
145 impl Syscall {
146     /// @brief 为当前进程打开一个文件
147     ///
148     /// @param path 文件路径
149     /// @param o_flags 打开文件的标志位
150     ///
151     /// @return 文件描述符编号,或者是错误码
152     pub fn open(path: &str, mode: FileMode) -> Result<usize, SystemError> {
153         // kdebug!("open: path: {}, mode: {:?}", path, mode);
154         // 文件名过长
155         if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
156             return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
157         }
158 
159         let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
160             ROOT_INODE().lookup_follow_symlink(path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
161 
162         let inode: Arc<dyn IndexNode> = if inode.is_err() {
163             let errno = inode.unwrap_err();
164             // 文件不存在,且需要创建
165             if mode.contains(FileMode::O_CREAT)
166                 && !mode.contains(FileMode::O_DIRECTORY)
167                 && errno == SystemError::ENOENT
168             {
169                 let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
170                 // 查找父目录
171                 let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
172                     ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
173                 // 创建文件
174                 let inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.create(
175                     filename,
176                     FileType::File,
177                     ModeType::from_bits_truncate(0o755),
178                 )?;
179                 inode
180             } else {
181                 // 不需要创建文件,因此返回错误码
182                 return Err(errno);
183             }
184         } else {
185             inode.unwrap()
186         };
187 
188         let file_type: FileType = inode.metadata()?.file_type;
189         // 如果要打开的是文件夹,而目标不是文件夹
190         if mode.contains(FileMode::O_DIRECTORY) && file_type != FileType::Dir {
191             return Err(SystemError::ENOTDIR);
192         }
193 
194         // 如果O_TRUNC,并且,打开模式包含O_RDWR或O_WRONLY,清空文件
195         if mode.contains(FileMode::O_TRUNC)
196             && (mode.contains(FileMode::O_RDWR) || mode.contains(FileMode::O_WRONLY))
197             && file_type == FileType::File
198         {
199             inode.truncate(0)?;
200         }
201 
202         // 创建文件对象
203 
204         let mut file: File = File::new(inode, mode)?;
205 
206         // 打开模式为“追加”
207         if mode.contains(FileMode::O_APPEND) {
208             file.lseek(SeekFrom::SeekEnd(0))?;
209         }
210         // 把文件对象存入pcb
211         let r = ProcessManager::current_pcb()
212             .fd_table()
213             .write()
214             .alloc_fd(file, None)
215             .map(|fd| fd as usize);
216 
217         return r;
218     }
219 
220     /// @brief 关闭文件
221     ///
222     /// @param fd 文件描述符编号
223     ///
224     /// @return 成功返回0,失败返回错误码
225     pub fn close(fd: usize) -> Result<usize, SystemError> {
226         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
227         let mut fd_table_guard = binding.write();
228 
229         let res = fd_table_guard.drop_fd(fd as i32).map(|_| 0);
230 
231         return res;
232     }
233 
234     /// @brief 发送命令到文件描述符对应的设备,
235     ///
236     /// @param fd 文件描述符编号
237     /// @param cmd 设备相关的请求类型
238     ///
239     /// @return Ok(usize) 成功返回0
240     /// @return Err(SystemError) 读取失败,返回posix错误码
241     pub fn ioctl(fd: usize, cmd: u32, data: usize) -> Result<usize, SystemError> {
242         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
243         let fd_table_guard = binding.read();
244 
245         let file = fd_table_guard
246             .get_file_by_fd(fd as i32)
247             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
248 
249         // drop guard 以避免无法调度的问题
250         drop(fd_table_guard);
251         let r = file.lock_no_preempt().inode().ioctl(cmd, data);
252         return r;
253     }
254 
255     /// @brief 根据文件描述符,读取文件数据。尝试读取的数据长度与buf的长度相同。
256     ///
257     /// @param fd 文件描述符编号
258     /// @param buf 输出缓冲区。
259     ///
260     /// @return Ok(usize) 成功读取的数据的字节数
261     /// @return Err(SystemError) 读取失败,返回posix错误码
262     pub fn read(fd: i32, buf: &mut [u8]) -> Result<usize, SystemError> {
263         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
264         let fd_table_guard = binding.read();
265 
266         let file = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd);
267         if file.is_none() {
268             return Err(SystemError::EBADF);
269         }
270         // drop guard 以避免无法调度的问题
271         drop(fd_table_guard);
272         let file = file.unwrap();
273 
274         return file.lock_no_preempt().read(buf.len(), buf);
275     }
276 
277     /// @brief 根据文件描述符,向文件写入数据。尝试写入的数据长度与buf的长度相同。
278     ///
279     /// @param fd 文件描述符编号
280     /// @param buf 输入缓冲区。
281     ///
282     /// @return Ok(usize) 成功写入的数据的字节数
283     /// @return Err(SystemError) 写入失败,返回posix错误码
284     pub fn write(fd: i32, buf: &[u8]) -> Result<usize, SystemError> {
285         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
286         let fd_table_guard = binding.read();
287 
288         let file = fd_table_guard
289             .get_file_by_fd(fd)
290             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
291 
292         // drop guard 以避免无法调度的问题
293         drop(fd_table_guard);
294         return file.lock_no_preempt().write(buf.len(), buf);
295     }
296 
297     /// @brief 调整文件操作指针的位置
298     ///
299     /// @param fd 文件描述符编号
300     /// @param seek 调整的方式
301     ///
302     /// @return Ok(usize) 调整后,文件访问指针相对于文件头部的偏移量
303     /// @return Err(SystemError) 调整失败,返回posix错误码
304     pub fn lseek(fd: i32, seek: SeekFrom) -> Result<usize, SystemError> {
305         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
306         let fd_table_guard = binding.read();
307         let file = fd_table_guard
308             .get_file_by_fd(fd)
309             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
310 
311         // drop guard 以避免无法调度的问题
312         drop(fd_table_guard);
313         return file.lock_no_preempt().lseek(seek);
314     }
315 
316     /// @brief 切换工作目录
317     ///
318     /// @param dest_path 目标路径
319     ///
320     /// @return   返回码  描述
321     ///      0       |          成功
322     ///
323     ///   EACCESS    |        权限不足
324     ///
325     ///    ELOOP     | 解析path时遇到路径循环
326     ///
327     /// ENAMETOOLONG |       路径名过长
328     ///
329     ///    ENOENT    |  目标文件或目录不存在
330     ///
331     ///    ENODIR    |  检索期间发现非目录项
332     ///
333     ///    ENOMEM    |      系统内存不足
334     ///
335     ///    EFAULT    |       错误的地址
336     ///
337     /// ENAMETOOLONG |        路径过长
338     pub fn chdir(dest_path: &str) -> Result<usize, SystemError> {
339         let proc = ProcessManager::current_pcb();
340         // Copy path to kernel space to avoid some security issues
341         let path = dest_path.to_string();
342         let mut new_path = String::from("");
343         if path.len() > 0 {
344             let cwd = match path.as_bytes()[0] {
345                 b'/' => String::from("/"),
346                 _ => proc.basic().cwd(),
347             };
348             let mut cwd_vec: Vec<_> = cwd.split("/").filter(|&x| x != "").collect();
349             let path_split = path.split("/").filter(|&x| x != "");
350             for seg in path_split {
351                 if seg == ".." {
352                     cwd_vec.pop();
353                 } else if seg == "." {
354                     // 当前目录
355                 } else {
356                     cwd_vec.push(seg);
357                 }
358             }
359             //proc.basic().set_path(String::from(""));
360             for seg in cwd_vec {
361                 new_path.push_str("/");
362                 new_path.push_str(seg);
363             }
364             if new_path == "" {
365                 new_path = String::from("/");
366             }
367         }
368         let inode =
369             match ROOT_INODE().lookup_follow_symlink(&new_path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES) {
370                 Err(e) => {
371                     kerror!("Change Directory Failed, Error = {:?}", e);
372                     return Err(SystemError::ENOENT);
373                 }
374                 Ok(i) => i,
375             };
376         let metadata = inode.metadata()?;
377         if metadata.file_type == FileType::Dir {
378             proc.basic_mut().set_cwd(String::from(new_path));
379             return Ok(0);
380         } else {
381             return Err(SystemError::ENOTDIR);
382         }
383     }
384 
385     /// @brief 获取当前进程的工作目录路径
386     ///
387     /// @param buf 指向缓冲区的指针
388     /// @param size 缓冲区的大小
389     ///
390     /// @return 成功,返回的指针指向包含工作目录路径的字符串
391     /// @return 错误,没有足够的空间
392     pub fn getcwd(buf: &mut [u8]) -> Result<VirtAddr, SystemError> {
393         let proc = ProcessManager::current_pcb();
394         let cwd = proc.basic().cwd();
395 
396         let cwd_bytes = cwd.as_bytes();
397         let cwd_len = cwd_bytes.len();
398         if cwd_len + 1 > buf.len() {
399             return Err(SystemError::ENOMEM);
400         }
401         buf[..cwd_len].copy_from_slice(cwd_bytes);
402         buf[cwd_len] = 0;
403 
404         return Ok(VirtAddr::new(buf.as_ptr() as usize));
405     }
406 
407     /// @brief 获取目录中的数据
408     ///
409     /// TODO: 这个函数的语义与Linux不一致,需要修改!!!
410     ///
411     /// @param fd 文件描述符号
412     /// @param buf 输出缓冲区
413     ///
414     /// @return 成功返回读取的字节数,失败返回错误码
415     pub fn getdents(fd: i32, buf: &mut [u8]) -> Result<usize, SystemError> {
416         let dirent =
417             unsafe { (buf.as_mut_ptr() as *mut Dirent).as_mut() }.ok_or(SystemError::EFAULT)?;
418 
419         if fd < 0 || fd as u32 > PROC_MAX_FD_NUM {
420             return Err(SystemError::EBADF);
421         }
422 
423         // 获取fd
424         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
425         let fd_table_guard = binding.read();
426         let file = fd_table_guard
427             .get_file_by_fd(fd)
428             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
429 
430         // drop guard 以避免无法调度的问题
431         drop(fd_table_guard);
432 
433         let res = file.lock_no_preempt().readdir(dirent).map(|x| x as usize);
434 
435         return res;
436     }
437 
438     /// @brief 创建文件夹
439     ///
440     /// @param path(r8) 路径 / mode(r9) 模式
441     ///
442     /// @return uint64_t 负数错误码 / 0表示成功
443     pub fn mkdir(path: &str, mode: usize) -> Result<usize, SystemError> {
444         return do_mkdir(path, FileMode::from_bits_truncate(mode as u32)).map(|x| x as usize);
445     }
446 
447     /// **删除文件夹、取消文件的链接、删除文件的系统调用**
448     ///
449     /// ## 参数
450     ///
451     /// - `dirfd`:文件夹的文件描述符.目前暂未实现
452     /// - `pathname`:文件夹的路径
453     /// - `flags`:标志位
454     ///
455     ///
456     pub fn unlinkat(_dirfd: i32, pathname: &str, flags: u32) -> Result<usize, SystemError> {
457         // kdebug!("sys_unlink_at={path:?}");
458         if (flags & (!AT_REMOVEDIR)) != 0 {
459             return Err(SystemError::EINVAL);
460         }
461 
462         if (flags & AT_REMOVEDIR) > 0 {
463             // kdebug!("rmdir");
464             match do_remove_dir(&pathname) {
465                 Err(err) => {
466                     kerror!("Failed to Remove Directory, Error Code = {:?}", err);
467                     return Err(err);
468                 }
469                 Ok(_) => {
470                     return Ok(0);
471                 }
472             }
473         }
474 
475         match do_unlink_at(&pathname, FileMode::from_bits_truncate(flags as u32)) {
476             Err(err) => {
477                 kerror!("Failed to Remove Directory, Error Code = {:?}", err);
478                 return Err(err);
479             }
480             Ok(_) => {
481                 return Ok(0);
482             }
483         }
484     }
485 
486     /// @brief 根据提供的文件描述符的fd,复制对应的文件结构体,并返回新复制的文件结构体对应的fd
487     pub fn dup(oldfd: i32) -> Result<usize, SystemError> {
488         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
489         let mut fd_table_guard = binding.write();
490 
491         let old_file = fd_table_guard
492             .get_file_by_fd(oldfd)
493             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
494 
495         let new_file = old_file
496             .lock_no_preempt()
497             .try_clone()
498             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
499         // 申请文件描述符,并把文件对象存入其中
500         let res = fd_table_guard.alloc_fd(new_file, None).map(|x| x as usize);
501         return res;
502     }
503 
504     /// 根据提供的文件描述符的fd,和指定新fd,复制对应的文件结构体,
505     /// 并返回新复制的文件结构体对应的fd.
506     /// 如果新fd已经打开,则会先关闭新fd.
507     ///
508     /// ## 参数
509     ///
510     /// - `oldfd`:旧文件描述符
511     /// - `newfd`:新文件描述符
512     ///
513     /// ## 返回值
514     ///
515     /// - 成功:新文件描述符
516     /// - 失败:错误码
517     pub fn dup2(oldfd: i32, newfd: i32) -> Result<usize, SystemError> {
518         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
519         let mut fd_table_guard = binding.write();
520         return Self::do_dup2(oldfd, newfd, &mut fd_table_guard);
521     }
522 
523     fn do_dup2(
524         oldfd: i32,
525         newfd: i32,
526         fd_table_guard: &mut RwLockWriteGuard<'_, FileDescriptorVec>,
527     ) -> Result<usize, SystemError> {
528         // 确认oldfd, newid是否有效
529         if !(FileDescriptorVec::validate_fd(oldfd) && FileDescriptorVec::validate_fd(newfd)) {
530             return Err(SystemError::EBADF);
531         }
532 
533         if oldfd == newfd {
534             // 若oldfd与newfd相等
535             return Ok(newfd as usize);
536         }
537         let new_exists = fd_table_guard.get_file_by_fd(newfd).is_some();
538         if new_exists {
539             // close newfd
540             if let Err(_) = fd_table_guard.drop_fd(newfd) {
541                 // An I/O error occurred while attempting to close fildes2.
542                 return Err(SystemError::EIO);
543             }
544         }
545 
546         let old_file = fd_table_guard
547             .get_file_by_fd(oldfd)
548             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
549         let new_file = old_file
550             .lock_no_preempt()
551             .try_clone()
552             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
553         // 申请文件描述符,并把文件对象存入其中
554         let res = fd_table_guard
555             .alloc_fd(new_file, Some(newfd))
556             .map(|x| x as usize);
557         return res;
558     }
559 
560     /// # fcntl
561     ///
562     /// ## 参数
563     ///
564     /// - `fd`:文件描述符
565     /// - `cmd`:命令
566     /// - `arg`:参数
567     pub fn fcntl(fd: i32, cmd: FcntlCommand, arg: i32) -> Result<usize, SystemError> {
568         match cmd {
569             FcntlCommand::DupFd => {
570                 if arg < 0 || arg as usize >= FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD {
571                     return Err(SystemError::EBADF);
572                 }
573                 let arg = arg as usize;
574                 for i in arg..FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD {
575                     let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
576                     let mut fd_table_guard = binding.write();
577                     if fd_table_guard.get_file_by_fd(fd).is_none() {
578                         return Self::do_dup2(fd, i as i32, &mut fd_table_guard);
579                     }
580                 }
581                 return Err(SystemError::EMFILE);
582             }
583             FcntlCommand::GetFd => {
584                 // Get file descriptor flags.
585                 let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
586                 let fd_table_guard = binding.read();
587                 if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
588                     // drop guard 以避免无法调度的问题
589                     drop(fd_table_guard);
590 
591                     if file.lock().close_on_exec() {
592                         return Ok(FD_CLOEXEC as usize);
593                     }
594                 }
595                 return Err(SystemError::EBADF);
596             }
597             FcntlCommand::SetFd => {
598                 // Set file descriptor flags.
599                 let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
600                 let fd_table_guard = binding.write();
601 
602                 if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
603                     // drop guard 以避免无法调度的问题
604                     drop(fd_table_guard);
605                     let arg = arg as u32;
606                     if arg & FD_CLOEXEC != 0 {
607                         file.lock().set_close_on_exec(true);
608                     } else {
609                         file.lock().set_close_on_exec(false);
610                     }
611                     return Ok(0);
612                 }
613                 return Err(SystemError::EBADF);
614             }
615 
616             FcntlCommand::GetFlags => {
617                 // Get file status flags.
618                 let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
619                 let fd_table_guard = binding.read();
620 
621                 if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
622                     // drop guard 以避免无法调度的问题
623                     drop(fd_table_guard);
624                     return Ok(file.lock_no_preempt().mode().bits() as usize);
625                 }
626 
627                 return Err(SystemError::EBADF);
628             }
629             FcntlCommand::SetFlags => {
630                 // Set file status flags.
631                 let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
632                 let fd_table_guard = binding.write();
633 
634                 if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
635                     let arg = arg as u32;
636                     let mode = FileMode::from_bits(arg).ok_or(SystemError::EINVAL)?;
637                     // drop guard 以避免无法调度的问题
638                     drop(fd_table_guard);
639                     file.lock_no_preempt().set_mode(mode)?;
640                     return Ok(0);
641                 }
642 
643                 return Err(SystemError::EBADF);
644             }
645             _ => {
646                 // TODO: unimplemented
647                 // 未实现的命令,返回0,不报错。
648 
649                 // kwarn!("fcntl: unimplemented command: {:?}, defaults to 0.", cmd);
650                 return Ok(0);
651             }
652         }
653     }
654 
655     /// # ftruncate
656     ///
657     /// ## 描述
658     ///
659     /// 改变文件大小.
660     /// 如果文件大小大于原来的大小,那么文件的内容将会被扩展到指定的大小,新的空间将会用0填充.
661     /// 如果文件大小小于原来的大小,那么文件的内容将会被截断到指定的大小.
662     ///
663     /// ## 参数
664     ///
665     /// - `fd`:文件描述符
666     /// - `len`:文件大小
667     ///
668     /// ## 返回值
669     ///
670     /// 如果成功,返回0,否则返回错误码.
671     pub fn ftruncate(fd: i32, len: usize) -> Result<usize, SystemError> {
672         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
673         let fd_table_guard = binding.read();
674 
675         if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
676             // drop guard 以避免无法调度的问题
677             drop(fd_table_guard);
678             let r = file.lock_no_preempt().ftruncate(len).map(|_| 0);
679             return r;
680         }
681 
682         return Err(SystemError::EBADF);
683     }
684 
685     fn do_fstat(fd: i32) -> Result<PosixKstat, SystemError> {
686         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
687         let fd_table_guard = binding.read();
688         let file = fd_table_guard
689             .get_file_by_fd(fd)
690             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
691         // drop guard 以避免无法调度的问题
692         drop(fd_table_guard);
693 
694         let mut kstat = PosixKstat::new();
695         // 获取文件信息
696         let metadata = file.lock().metadata()?;
697         kstat.size = metadata.size as i64;
698         kstat.dev_id = metadata.dev_id as u64;
699         kstat.inode = metadata.inode_id.into() as u64;
700         kstat.blcok_size = metadata.blk_size as i64;
701         kstat.blocks = metadata.blocks as u64;
702 
703         kstat.atime.tv_sec = metadata.atime.tv_sec;
704         kstat.atime.tv_nsec = metadata.atime.tv_nsec;
705         kstat.mtime.tv_sec = metadata.mtime.tv_sec;
706         kstat.mtime.tv_nsec = metadata.mtime.tv_nsec;
707         kstat.ctime.tv_sec = metadata.ctime.tv_sec;
708         kstat.ctime.tv_nsec = metadata.ctime.tv_nsec;
709 
710         kstat.nlink = metadata.nlinks as u64;
711         kstat.uid = metadata.uid as i32;
712         kstat.gid = metadata.gid as i32;
713         kstat.rdev = metadata.raw_dev as i64;
714         kstat.mode = metadata.mode;
715         match file.lock().file_type() {
716             FileType::File => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFREG),
717             FileType::Dir => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFDIR),
718             FileType::BlockDevice => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFBLK),
719             FileType::CharDevice => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFCHR),
720             FileType::SymLink => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFLNK),
721             FileType::Socket => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFSOCK),
722             FileType::Pipe => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFIFO),
723             FileType::KvmDevice => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFCHR),
724         }
725 
726         return Ok(kstat);
727     }
728 
729     fn do_stat(path: &str) -> Result<PosixKstat, SystemError> {
730         let fd = Self::open(path, FileMode::O_RDONLY)?;
731         let ret = Self::do_fstat(fd as i32);
732         Self::close(fd)?;
733         ret
734     }
735 
736     pub fn fstat(fd: i32, usr_kstat: *mut PosixKstat) -> Result<usize, SystemError> {
737         let kstat = Self::do_fstat(fd)?;
738         if usr_kstat.is_null() {
739             return Err(SystemError::EFAULT);
740         }
741         unsafe {
742             *usr_kstat = kstat;
743         }
744         return Ok(0);
745     }
746 
747     pub fn stat(path: &str, user_kstat: *mut PosixKstat) -> Result<usize, SystemError> {
748         let fd = Self::open(path, FileMode::O_RDONLY)?;
749         Self::fstat(fd as i32, user_kstat).map_err(|e| {
750             Self::close(fd).ok();
751             e
752         })
753     }
754 
755     pub fn mknod(
756         path_ptr: *const i8,
757         mode: ModeType,
758         dev_t: DeviceNumber,
759     ) -> Result<usize, SystemError> {
760         // 安全检验
761         let len = unsafe { CStr::from_ptr(path_ptr).to_bytes().len() };
762         let user_buffer = UserBufferReader::new(path_ptr, len, true)?;
763         let buf = user_buffer.read_from_user::<u8>(0)?;
764         let path = core::str::from_utf8(buf).map_err(|_| SystemError::EINVAL)?;
765 
766         // 文件名过长
767         if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
768             return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
769         }
770 
771         let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
772             ROOT_INODE().lookup_follow_symlink(path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
773 
774         if inode.is_ok() {
775             return Err(SystemError::EEXIST);
776         }
777 
778         let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
779 
780         // 查找父目录
781         let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE()
782             .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
783         // 创建nod
784         parent_inode.mknod(filename, mode, dev_t)?;
785 
786         return Ok(0);
787     }
788 
789     pub fn writev(fd: i32, iov: usize, count: usize) -> Result<usize, SystemError> {
790         // IoVecs会进行用户态检验
791         let iovecs = unsafe { IoVecs::from_user(iov as *const IoVec, count, false) }?;
792 
793         let data = iovecs.gather();
794 
795         Self::write(fd, &data)
796     }
797 }
798 #[repr(C)]
799 #[derive(Debug, Clone, Copy)]
800 pub struct IoVec {
801     /// 缓冲区的起始地址
802     pub iov_base: *mut u8,
803     /// 缓冲区的长度
804     pub iov_len: usize,
805 }
806 
807 /// 用于存储多个来自用户空间的IoVec
808 ///
809 /// 由于目前内核中的文件系统还不支持分散读写,所以暂时只支持将用户空间的IoVec聚合成一个缓冲区,然后进行操作。
810 /// TODO:支持分散读写
811 #[derive(Debug)]
812 pub struct IoVecs(Vec<&'static mut [u8]>);
813 
814 impl IoVecs {
815     /// 从用户空间的IoVec中构造IoVecs
816     ///
817     /// @param iov 用户空间的IoVec
818     /// @param iovcnt 用户空间的IoVec的数量
819     /// @param readv 是否为readv系统调用
820     ///
821     /// @return 构造成功返回IoVecs,否则返回错误码
822     pub unsafe fn from_user(
823         iov: *const IoVec,
824         iovcnt: usize,
825         _readv: bool,
826     ) -> Result<Self, SystemError> {
827         // 检查iov指针所在空间是否合法
828         if !verify_area(
829             iov as usize as u64,
830             (iovcnt * core::mem::size_of::<IoVec>()) as u64,
831         ) {
832             return Err(SystemError::EFAULT);
833         }
834 
835         // 将用户空间的IoVec转换为引用(注意:这里的引用是静态的,因为用户空间的IoVec不会被释放)
836         let iovs: &[IoVec] = core::slice::from_raw_parts(iov, iovcnt);
837 
838         let mut slices: Vec<&mut [u8]> = vec![];
839         slices.reserve(iovs.len());
840 
841         for iov in iovs.iter() {
842             if iov.iov_len == 0 {
843                 continue;
844             }
845 
846             if !verify_area(iov.iov_base as usize as u64, iov.iov_len as u64) {
847                 return Err(SystemError::EFAULT);
848             }
849 
850             slices.push(core::slice::from_raw_parts_mut(iov.iov_base, iov.iov_len));
851         }
852 
853         return Ok(Self(slices));
854     }
855 
856     /// @brief 将IoVecs中的数据聚合到一个缓冲区中
857     ///
858     /// @return 返回聚合后的缓冲区
859     pub fn gather(&self) -> Vec<u8> {
860         let mut buf = Vec::new();
861         for slice in self.0.iter() {
862             buf.extend_from_slice(slice);
863         }
864         return buf;
865     }
866 
867     /// @brief 将给定的数据分散写入到IoVecs中
868     pub fn scatter(&mut self, data: &[u8]) {
869         let mut data: &[u8] = data;
870         for slice in self.0.iter_mut() {
871             let len = core::cmp::min(slice.len(), data.len());
872             if len == 0 {
873                 continue;
874             }
875 
876             slice[..len].copy_from_slice(&data[..len]);
877             data = &data[len..];
878         }
879     }
880 
881     /// @brief 创建与IoVecs等长的缓冲区
882     ///
883     /// @param set_len 是否设置返回的Vec的len。
884     /// 如果为true,则返回的Vec的len为所有IoVec的长度之和;
885     /// 否则返回的Vec的len为0,capacity为所有IoVec的长度之和.
886     ///
887     /// @return 返回创建的缓冲区
888     pub fn new_buf(&self, set_len: bool) -> Vec<u8> {
889         let total_len: usize = self.0.iter().map(|slice| slice.len()).sum();
890         let mut buf: Vec<u8> = Vec::with_capacity(total_len);
891 
892         if set_len {
893             buf.resize(total_len, 0);
894         }
895         return buf;
896     }
897 }
898