xref: /DragonOS/kernel/src/filesystem/vfs/syscall.rs (revision bf4a48994a2b284ee34aa49a66b4dec1b6ebc07c) !
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, PROC_MAX_FD_NUM},
13     kerror,
14     libs::rwlock::RwLockWriteGuard,
15     mm::VirtAddr,
16     process::ProcessManager,
17     syscall::{
18         user_access::{check_and_clone_cstr, UserBufferReader, UserBufferWriter},
19         Syscall, SystemError,
20     },
21     time::TimeSpec,
22 };
23 
24 use super::{
25     core::{do_mkdir, do_remove_dir, do_unlink_at},
26     fcntl::{AtFlags, FcntlCommand, FD_CLOEXEC},
27     file::{File, FileMode},
28     open::{do_faccessat, do_fchmodat},
29     utils::{rsplit_path, user_path_at},
30     Dirent, FileType, IndexNode, MAX_PATHLEN, ROOT_INODE, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES,
31 };
32 // use crate::kdebug;
33 
34 pub const SEEK_SET: u32 = 0;
35 pub const SEEK_CUR: u32 = 1;
36 pub const SEEK_END: u32 = 2;
37 pub const SEEK_MAX: u32 = 3;
38 
39 bitflags! {
40     /// 文件类型和权限
41     #[repr(C)]
42     pub struct ModeType: u32 {
43         /// 掩码
44         const S_IFMT = 0o0_170_000;
45         /// 文件类型
46         const S_IFSOCK = 0o140000;
47         const S_IFLNK = 0o120000;
48         const S_IFREG = 0o100000;
49         const S_IFBLK = 0o060000;
50         const S_IFDIR = 0o040000;
51         const S_IFCHR = 0o020000;
52         const S_IFIFO = 0o010000;
53 
54         const S_ISUID = 0o004000;
55         const S_ISGID = 0o002000;
56         const S_ISVTX = 0o001000;
57         /// 文件用户权限
58         const S_IRWXU = 0o0700;
59         const S_IRUSR = 0o0400;
60         const S_IWUSR = 0o0200;
61         const S_IXUSR = 0o0100;
62         /// 文件组权限
63         const S_IRWXG = 0o0070;
64         const S_IRGRP = 0o0040;
65         const S_IWGRP = 0o0020;
66         const S_IXGRP = 0o0010;
67         /// 文件其他用户权限
68         const S_IRWXO = 0o0007;
69         const S_IROTH = 0o0004;
70         const S_IWOTH = 0o0002;
71         const S_IXOTH = 0o0001;
72 
73         /// 0o777
74         const S_IRWXUGO = Self::S_IRWXU.bits | Self::S_IRWXG.bits | Self::S_IRWXO.bits;
75         /// 0o7777
76         const S_IALLUGO = Self::S_ISUID.bits | Self::S_ISGID.bits | Self::S_ISVTX.bits| Self::S_IRWXUGO.bits;
77         /// 0o444
78         const S_IRUGO = Self::S_IRUSR.bits | Self::S_IRGRP.bits | Self::S_IROTH.bits;
79         /// 0o222
80         const S_IWUGO = Self::S_IWUSR.bits | Self::S_IWGRP.bits | Self::S_IWOTH.bits;
81         /// 0o111
82         const S_IXUGO = Self::S_IXUSR.bits | Self::S_IXGRP.bits | Self::S_IXOTH.bits;
83 
84 
85     }
86 }
87 
88 #[repr(C)]
89 /// # 文件信息结构体
90 pub struct PosixKstat {
91     /// 硬件设备ID
92     dev_id: u64,
93     /// inode号
94     inode: u64,
95     /// 硬链接数
96     nlink: u64,
97     /// 文件权限
98     mode: ModeType,
99     /// 所有者用户ID
100     uid: i32,
101     /// 所有者组ID
102     gid: i32,
103     /// 设备ID
104     rdev: i64,
105     /// 文件大小
106     size: i64,
107     /// 文件系统块大小
108     blcok_size: i64,
109     /// 分配的512B块数
110     blocks: u64,
111     /// 最后访问时间
112     atime: TimeSpec,
113     /// 最后修改时间
114     mtime: TimeSpec,
115     /// 最后状态变化时间
116     ctime: TimeSpec,
117     /// 用于填充结构体大小的空白数据
118     pub _pad: [i8; 24],
119 }
120 impl PosixKstat {
121     fn new() -> Self {
122         Self {
123             inode: 0,
124             dev_id: 0,
125             mode: ModeType { bits: 0 },
126             nlink: 0,
127             uid: 0,
128             gid: 0,
129             rdev: 0,
130             size: 0,
131             atime: TimeSpec {
132                 tv_sec: 0,
133                 tv_nsec: 0,
134             },
135             mtime: TimeSpec {
136                 tv_sec: 0,
137                 tv_nsec: 0,
138             },
139             ctime: TimeSpec {
140                 tv_sec: 0,
141                 tv_nsec: 0,
142             },
143             blcok_size: 0,
144             blocks: 0,
145             _pad: Default::default(),
146         }
147     }
148 }
149 impl Syscall {
150     /// @brief 为当前进程打开一个文件
151     ///
152     /// @param path 文件路径
153     /// @param o_flags 打开文件的标志位
154     ///
155     /// @return 文件描述符编号,或者是错误码
156     pub fn open(path: &str, mode: FileMode, follow_symlink: bool) -> Result<usize, SystemError> {
157         // kdebug!("open: path: {}, mode: {:?}", path, mode);
158         // 文件名过长
159         if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
160             return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
161         }
162 
163         let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> = ROOT_INODE().lookup_follow_symlink(
164             path,
165             if follow_symlink {
166                 VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES
167             } else {
168                 0
169             },
170         );
171 
172         let inode: Arc<dyn IndexNode> = if inode.is_err() {
173             let errno = inode.unwrap_err();
174             // 文件不存在,且需要创建
175             if mode.contains(FileMode::O_CREAT)
176                 && !mode.contains(FileMode::O_DIRECTORY)
177                 && errno == SystemError::ENOENT
178             {
179                 let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
180                 // 查找父目录
181                 let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> =
182                     ROOT_INODE().lookup(parent_path.unwrap_or("/"))?;
183                 // 创建文件
184                 let inode: Arc<dyn IndexNode> = parent_inode.create(
185                     filename,
186                     FileType::File,
187                     ModeType::from_bits_truncate(0o755),
188                 )?;
189                 inode
190             } else {
191                 // 不需要创建文件,因此返回错误码
192                 return Err(errno);
193             }
194         } else {
195             inode.unwrap()
196         };
197 
198         let file_type: FileType = inode.metadata()?.file_type;
199         // 如果要打开的是文件夹,而目标不是文件夹
200         if mode.contains(FileMode::O_DIRECTORY) && file_type != FileType::Dir {
201             return Err(SystemError::ENOTDIR);
202         }
203 
204         // 创建文件对象
205 
206         let mut file: File = File::new(inode, mode)?;
207 
208         // 打开模式为“追加”
209         if mode.contains(FileMode::O_APPEND) {
210             file.lseek(SeekFrom::SeekEnd(0))?;
211         }
212 
213         // 如果O_TRUNC,并且,打开模式包含O_RDWR或O_WRONLY,清空文件
214         if mode.contains(FileMode::O_TRUNC)
215             && (mode.contains(FileMode::O_RDWR) || mode.contains(FileMode::O_WRONLY))
216             && file_type == FileType::File
217         {
218             file.ftruncate(0)?;
219         }
220         // 把文件对象存入pcb
221         let r = ProcessManager::current_pcb()
222             .fd_table()
223             .write()
224             .alloc_fd(file, None)
225             .map(|fd| fd as usize);
226 
227         return r;
228     }
229 
230     /// @brief 关闭文件
231     ///
232     /// @param fd 文件描述符编号
233     ///
234     /// @return 成功返回0,失败返回错误码
235     pub fn close(fd: usize) -> Result<usize, SystemError> {
236         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
237         let mut fd_table_guard = binding.write();
238 
239         let res = fd_table_guard.drop_fd(fd as i32).map(|_| 0);
240 
241         return res;
242     }
243 
244     /// @brief 发送命令到文件描述符对应的设备,
245     ///
246     /// @param fd 文件描述符编号
247     /// @param cmd 设备相关的请求类型
248     ///
249     /// @return Ok(usize) 成功返回0
250     /// @return Err(SystemError) 读取失败,返回posix错误码
251     pub fn ioctl(fd: usize, cmd: u32, data: usize) -> Result<usize, SystemError> {
252         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
253         let fd_table_guard = binding.read();
254 
255         let file = fd_table_guard
256             .get_file_by_fd(fd as i32)
257             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
258 
259         // drop guard 以避免无法调度的问题
260         drop(fd_table_guard);
261         let r = file.lock_no_preempt().inode().ioctl(cmd, data);
262         return r;
263     }
264 
265     /// @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。
266     ///
267     /// @param fd 文件描述符编号
268     /// @param buf 输出缓冲区。
269     ///
270     /// @return Ok(usize) 成功读取的数据的字节数
271     /// @return Err(SystemError) 读取失败,返回posix错误码
272     pub fn read(fd: i32, buf: &mut [u8]) -> Result<usize, SystemError> {
273         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
274         let fd_table_guard = binding.read();
275 
276         let file = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd);
277         if file.is_none() {
278             return Err(SystemError::EBADF);
279         }
280         // drop guard 以避免无法调度的问题
281         drop(fd_table_guard);
282         let file = file.unwrap();
283 
284         return file.lock_no_preempt().read(buf.len(), buf);
285     }
286 
287     /// @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。
288     ///
289     /// @param fd 文件描述符编号
290     /// @param buf 输入缓冲区。
291     ///
292     /// @return Ok(usize) 成功写入的数据的字节数
293     /// @return Err(SystemError) 写入失败,返回posix错误码
294     pub fn write(fd: i32, buf: &[u8]) -> Result<usize, SystemError> {
295         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
296         let fd_table_guard = binding.read();
297 
298         let file = fd_table_guard
299             .get_file_by_fd(fd)
300             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
301 
302         // drop guard 以避免无法调度的问题
303         drop(fd_table_guard);
304         return file.lock_no_preempt().write(buf.len(), buf);
305     }
306 
307     /// @brief 调整文件操作指针的位置
308     ///
309     /// @param fd 文件描述符编号
310     /// @param seek 调整的方式
311     ///
312     /// @return Ok(usize) 调整后,文件访问指针相对于文件头部的偏移量
313     /// @return Err(SystemError) 调整失败,返回posix错误码
314     pub fn lseek(fd: i32, seek: SeekFrom) -> Result<usize, SystemError> {
315         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
316         let fd_table_guard = binding.read();
317         let file = fd_table_guard
318             .get_file_by_fd(fd)
319             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
320 
321         // drop guard 以避免无法调度的问题
322         drop(fd_table_guard);
323         return file.lock_no_preempt().lseek(seek);
324     }
325 
326     /// @brief 切换工作目录
327     ///
328     /// @param dest_path 目标路径
329     ///
330     /// @return   返回码  描述
331     ///      0       |          成功
332     ///
333     ///   EACCESS    |        权限不足
334     ///
335     ///    ELOOP     | 解析path时遇到路径循环
336     ///
337     /// ENAMETOOLONG |       路径名过长
338     ///
339     ///    ENOENT    |  目标文件或目录不存在
340     ///
341     ///    ENODIR    |  检索期间发现非目录项
342     ///
343     ///    ENOMEM    |      系统内存不足
344     ///
345     ///    EFAULT    |       错误的地址
346     ///
347     /// ENAMETOOLONG |        路径过长
348     pub fn chdir(dest_path: &str) -> Result<usize, SystemError> {
349         let proc = ProcessManager::current_pcb();
350         // Copy path to kernel space to avoid some security issues
351         let path = dest_path.to_string();
352         let mut new_path = String::from("");
353         if path.len() > 0 {
354             let cwd = match path.as_bytes()[0] {
355                 b'/' => String::from("/"),
356                 _ => proc.basic().cwd(),
357             };
358             let mut cwd_vec: Vec<_> = cwd.split("/").filter(|&x| x != "").collect();
359             let path_split = path.split("/").filter(|&x| x != "");
360             for seg in path_split {
361                 if seg == ".." {
362                     cwd_vec.pop();
363                 } else if seg == "." {
364                     // 当前目录
365                 } else {
366                     cwd_vec.push(seg);
367                 }
368             }
369             //proc.basic().set_path(String::from(""));
370             for seg in cwd_vec {
371                 new_path.push_str("/");
372                 new_path.push_str(seg);
373             }
374             if new_path == "" {
375                 new_path = String::from("/");
376             }
377         }
378         let inode =
379             match ROOT_INODE().lookup_follow_symlink(&new_path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES) {
380                 Err(e) => {
381                     kerror!("Change Directory Failed, Error = {:?}", e);
382                     return Err(SystemError::ENOENT);
383                 }
384                 Ok(i) => i,
385             };
386         let metadata = inode.metadata()?;
387         if metadata.file_type == FileType::Dir {
388             proc.basic_mut().set_cwd(String::from(new_path));
389             return Ok(0);
390         } else {
391             return Err(SystemError::ENOTDIR);
392         }
393     }
394 
395     /// @brief 获取当前进程的工作目录路径
396     ///
397     /// @param buf 指向缓冲区的指针
398     /// @param size 缓冲区的大小
399     ///
400     /// @return 成功,返回的指针指向包含工作目录路径的字符串
401     /// @return 错误,没有足够的空间
402     pub fn getcwd(buf: &mut [u8]) -> Result<VirtAddr, SystemError> {
403         let proc = ProcessManager::current_pcb();
404         let cwd = proc.basic().cwd();
405 
406         let cwd_bytes = cwd.as_bytes();
407         let cwd_len = cwd_bytes.len();
408         if cwd_len + 1 > buf.len() {
409             return Err(SystemError::ENOMEM);
410         }
411         buf[..cwd_len].copy_from_slice(cwd_bytes);
412         buf[cwd_len] = 0;
413 
414         return Ok(VirtAddr::new(buf.as_ptr() as usize));
415     }
416 
417     /// @brief 获取目录中的数据
418     ///
419     /// TODO: 这个函数的语义与Linux不一致,需要修改!!!
420     ///
421     /// @param fd 文件描述符号
422     /// @param buf 输出缓冲区
423     ///
424     /// @return 成功返回读取的字节数,失败返回错误码
425     pub fn getdents(fd: i32, buf: &mut [u8]) -> Result<usize, SystemError> {
426         let dirent =
427             unsafe { (buf.as_mut_ptr() as *mut Dirent).as_mut() }.ok_or(SystemError::EFAULT)?;
428 
429         if fd < 0 || fd as u32 > PROC_MAX_FD_NUM {
430             return Err(SystemError::EBADF);
431         }
432 
433         // 获取fd
434         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
435         let fd_table_guard = binding.read();
436         let file = fd_table_guard
437             .get_file_by_fd(fd)
438             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
439 
440         // drop guard 以避免无法调度的问题
441         drop(fd_table_guard);
442 
443         let res = file.lock_no_preempt().readdir(dirent).map(|x| x as usize);
444 
445         return res;
446     }
447 
448     /// @brief 创建文件夹
449     ///
450     /// @param path(r8) 路径 / mode(r9) 模式
451     ///
452     /// @return uint64_t 负数错误码 / 0表示成功
453     pub fn mkdir(path: &str, mode: usize) -> Result<usize, SystemError> {
454         return do_mkdir(path, FileMode::from_bits_truncate(mode as u32)).map(|x| x as usize);
455     }
456 
457     /// **删除文件夹、取消文件的链接、删除文件的系统调用**
458     ///
459     /// ## 参数
460     ///
461     /// - `dirfd`:文件夹的文件描述符.目前暂未实现
462     /// - `pathname`:文件夹的路径
463     /// - `flags`:标志位
464     ///
465     ///
466     pub fn unlinkat(dirfd: i32, pathname: &str, flags: u32) -> Result<usize, SystemError> {
467         let flags = AtFlags::from_bits(flags as i32).ok_or(SystemError::EINVAL)?;
468 
469         if flags.contains(AtFlags::AT_REMOVEDIR) {
470             // kdebug!("rmdir");
471             match do_remove_dir(dirfd, &pathname) {
472                 Err(err) => {
473                     kerror!("Failed to Remove Directory, Error Code = {:?}", err);
474                     return Err(err);
475                 }
476                 Ok(_) => {
477                     return Ok(0);
478                 }
479             }
480         }
481 
482         match do_unlink_at(dirfd, &pathname) {
483             Err(err) => {
484                 kerror!("Failed to Remove Directory, Error Code = {:?}", err);
485                 return Err(err);
486             }
487             Ok(_) => {
488                 return Ok(0);
489             }
490         }
491     }
492 
493     pub fn unlink(pathname: *const u8) -> Result<usize, SystemError> {
494         if pathname.is_null() {
495             return Err(SystemError::EFAULT);
496         }
497         let ureader = UserBufferReader::new(pathname, MAX_PATHLEN, true)?;
498 
499         let buf: &[u8] = ureader.buffer(0).unwrap();
500 
501         let pathname: &CStr = CStr::from_bytes_until_nul(buf).map_err(|_| SystemError::EINVAL)?;
502 
503         let pathname: &str = pathname.to_str().map_err(|_| SystemError::EINVAL)?;
504         if pathname.len() >= MAX_PATHLEN {
505             return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
506         }
507         let pathname = pathname.trim();
508 
509         return do_unlink_at(AtFlags::AT_FDCWD.bits(), pathname).map(|v| v as usize);
510     }
511 
512     /// @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
513     pub fn dup(oldfd: i32) -> Result<usize, SystemError> {
514         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
515         let mut fd_table_guard = binding.write();
516 
517         let old_file = fd_table_guard
518             .get_file_by_fd(oldfd)
519             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
520 
521         let new_file = old_file
522             .lock_no_preempt()
523             .try_clone()
524             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
525         // 申请文件描述符,并把文件对象存入其中
526         let res = fd_table_guard.alloc_fd(new_file, None).map(|x| x as usize);
527         return res;
528     }
529 
530     /// 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,
531     /// 并返回新复制的文件结构体对应的fd.
532     /// 如果新fd已经打开,则会先关闭新fd.
533     ///
534     /// ## 参数
535     ///
536     /// - `oldfd`:旧文件描述符
537     /// - `newfd`:新文件描述符
538     ///
539     /// ## 返回值
540     ///
541     /// - 成功:新文件描述符
542     /// - 失败:错误码
543     pub fn dup2(oldfd: i32, newfd: i32) -> Result<usize, SystemError> {
544         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
545         let mut fd_table_guard = binding.write();
546         return Self::do_dup2(oldfd, newfd, &mut fd_table_guard);
547     }
548 
549     fn do_dup2(
550         oldfd: i32,
551         newfd: i32,
552         fd_table_guard: &mut RwLockWriteGuard<'_, FileDescriptorVec>,
553     ) -> Result<usize, SystemError> {
554         // 确认oldfd, newid是否有效
555         if !(FileDescriptorVec::validate_fd(oldfd) && FileDescriptorVec::validate_fd(newfd)) {
556             return Err(SystemError::EBADF);
557         }
558 
559         if oldfd == newfd {
560             // 若oldfd与newfd相等
561             return Ok(newfd as usize);
562         }
563         let new_exists = fd_table_guard.get_file_by_fd(newfd).is_some();
564         if new_exists {
565             // close newfd
566             if let Err(_) = fd_table_guard.drop_fd(newfd) {
567                 // An I/O error occurred while attempting to close fildes2.
568                 return Err(SystemError::EIO);
569             }
570         }
571 
572         let old_file = fd_table_guard
573             .get_file_by_fd(oldfd)
574             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
575         let new_file = old_file
576             .lock_no_preempt()
577             .try_clone()
578             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
579         // 申请文件描述符,并把文件对象存入其中
580         let res = fd_table_guard
581             .alloc_fd(new_file, Some(newfd))
582             .map(|x| x as usize);
583         return res;
584     }
585 
586     /// # fcntl
587     ///
588     /// ## 参数
589     ///
590     /// - `fd`:文件描述符
591     /// - `cmd`:命令
592     /// - `arg`:参数
593     pub fn fcntl(fd: i32, cmd: FcntlCommand, arg: i32) -> Result<usize, SystemError> {
594         match cmd {
595             FcntlCommand::DupFd => {
596                 if arg < 0 || arg as usize >= FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD {
597                     return Err(SystemError::EBADF);
598                 }
599                 let arg = arg as usize;
600                 for i in arg..FileDescriptorVec::PROCESS_MAX_FD {
601                     let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
602                     let mut fd_table_guard = binding.write();
603                     if fd_table_guard.get_file_by_fd(fd).is_none() {
604                         return Self::do_dup2(fd, i as i32, &mut fd_table_guard);
605                     }
606                 }
607                 return Err(SystemError::EMFILE);
608             }
609             FcntlCommand::GetFd => {
610                 // Get file descriptor flags.
611                 let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
612                 let fd_table_guard = binding.read();
613                 if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
614                     // drop guard 以避免无法调度的问题
615                     drop(fd_table_guard);
616 
617                     if file.lock().close_on_exec() {
618                         return Ok(FD_CLOEXEC as usize);
619                     }
620                 }
621                 return Err(SystemError::EBADF);
622             }
623             FcntlCommand::SetFd => {
624                 // Set file descriptor flags.
625                 let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
626                 let fd_table_guard = binding.write();
627 
628                 if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
629                     // drop guard 以避免无法调度的问题
630                     drop(fd_table_guard);
631                     let arg = arg as u32;
632                     if arg & FD_CLOEXEC != 0 {
633                         file.lock().set_close_on_exec(true);
634                     } else {
635                         file.lock().set_close_on_exec(false);
636                     }
637                     return Ok(0);
638                 }
639                 return Err(SystemError::EBADF);
640             }
641 
642             FcntlCommand::GetFlags => {
643                 // Get file status flags.
644                 let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
645                 let fd_table_guard = binding.read();
646 
647                 if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
648                     // drop guard 以避免无法调度的问题
649                     drop(fd_table_guard);
650                     return Ok(file.lock_no_preempt().mode().bits() as usize);
651                 }
652 
653                 return Err(SystemError::EBADF);
654             }
655             FcntlCommand::SetFlags => {
656                 // Set file status flags.
657                 let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
658                 let fd_table_guard = binding.write();
659 
660                 if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
661                     let arg = arg as u32;
662                     let mode = FileMode::from_bits(arg).ok_or(SystemError::EINVAL)?;
663                     // drop guard 以避免无法调度的问题
664                     drop(fd_table_guard);
665                     file.lock_no_preempt().set_mode(mode)?;
666                     return Ok(0);
667                 }
668 
669                 return Err(SystemError::EBADF);
670             }
671             _ => {
672                 // TODO: unimplemented
673                 // 未实现的命令,返回0,不报错。
674 
675                 // kwarn!("fcntl: unimplemented command: {:?}, defaults to 0.", cmd);
676                 return Ok(0);
677             }
678         }
679     }
680 
681     /// # ftruncate
682     ///
683     /// ## 描述
684     ///
685     /// 改变文件大小.
686     /// 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.
687     /// 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.
688     ///
689     /// ## 参数
690     ///
691     /// - `fd`:文件描述符
692     /// - `len`:文件大小
693     ///
694     /// ## 返回值
695     ///
696     /// 如果成功,返回0,否则返回错误码.
697     pub fn ftruncate(fd: i32, len: usize) -> Result<usize, SystemError> {
698         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
699         let fd_table_guard = binding.read();
700 
701         if let Some(file) = fd_table_guard.get_file_by_fd(fd) {
702             // drop guard 以避免无法调度的问题
703             drop(fd_table_guard);
704             let r = file.lock_no_preempt().ftruncate(len).map(|_| 0);
705             return r;
706         }
707 
708         return Err(SystemError::EBADF);
709     }
710 
711     fn do_fstat(fd: i32) -> Result<PosixKstat, SystemError> {
712         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
713         let fd_table_guard = binding.read();
714         let file = fd_table_guard
715             .get_file_by_fd(fd)
716             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
717         // drop guard 以避免无法调度的问题
718         drop(fd_table_guard);
719 
720         let mut kstat = PosixKstat::new();
721         // 获取文件信息
722         let metadata = file.lock().metadata()?;
723         kstat.size = metadata.size as i64;
724         kstat.dev_id = metadata.dev_id as u64;
725         kstat.inode = metadata.inode_id.into() as u64;
726         kstat.blcok_size = metadata.blk_size as i64;
727         kstat.blocks = metadata.blocks as u64;
728 
729         kstat.atime.tv_sec = metadata.atime.tv_sec;
730         kstat.atime.tv_nsec = metadata.atime.tv_nsec;
731         kstat.mtime.tv_sec = metadata.mtime.tv_sec;
732         kstat.mtime.tv_nsec = metadata.mtime.tv_nsec;
733         kstat.ctime.tv_sec = metadata.ctime.tv_sec;
734         kstat.ctime.tv_nsec = metadata.ctime.tv_nsec;
735 
736         kstat.nlink = metadata.nlinks as u64;
737         kstat.uid = metadata.uid as i32;
738         kstat.gid = metadata.gid as i32;
739         kstat.rdev = metadata.raw_dev as i64;
740         kstat.mode = metadata.mode;
741         match file.lock().file_type() {
742             FileType::File => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFREG),
743             FileType::Dir => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFDIR),
744             FileType::BlockDevice => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFBLK),
745             FileType::CharDevice => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFCHR),
746             FileType::SymLink => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFLNK),
747             FileType::Socket => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFSOCK),
748             FileType::Pipe => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFIFO),
749             FileType::KvmDevice => kstat.mode.insert(ModeType::S_IFCHR),
750         }
751 
752         return Ok(kstat);
753     }
754 
755     pub fn fstat(fd: i32, usr_kstat: *mut PosixKstat) -> Result<usize, SystemError> {
756         let kstat = Self::do_fstat(fd)?;
757         if usr_kstat.is_null() {
758             return Err(SystemError::EFAULT);
759         }
760         unsafe {
761             *usr_kstat = kstat;
762         }
763         return Ok(0);
764     }
765 
766     pub fn stat(path: &str, user_kstat: *mut PosixKstat) -> Result<usize, SystemError> {
767         let fd = Self::open(path, FileMode::O_RDONLY, true)?;
768         let r = Self::fstat(fd as i32, user_kstat);
769         Self::close(fd).ok();
770         return r;
771     }
772 
773     pub fn lstat(path: &str, user_kstat: *mut PosixKstat) -> Result<usize, SystemError> {
774         let fd = Self::open(path, FileMode::O_RDONLY, false)?;
775         let r = Self::fstat(fd as i32, user_kstat);
776         Self::close(fd).ok();
777         return r;
778     }
779 
780     pub fn mknod(
781         path_ptr: *const i8,
782         mode: ModeType,
783         dev_t: DeviceNumber,
784     ) -> Result<usize, SystemError> {
785         // 安全检验
786         let len = unsafe { CStr::from_ptr(path_ptr).to_bytes().len() };
787         let user_buffer = UserBufferReader::new(path_ptr, len, true)?;
788         let buf = user_buffer.read_from_user::<u8>(0)?;
789         let path = core::str::from_utf8(buf).map_err(|_| SystemError::EINVAL)?;
790 
791         // 文件名过长
792         if path.len() > MAX_PATHLEN as usize {
793             return Err(SystemError::ENAMETOOLONG);
794         }
795 
796         let inode: Result<Arc<dyn IndexNode>, SystemError> =
797             ROOT_INODE().lookup_follow_symlink(path, VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES);
798 
799         if inode.is_ok() {
800             return Err(SystemError::EEXIST);
801         }
802 
803         let (filename, parent_path) = rsplit_path(path);
804 
805         // 查找父目录
806         let parent_inode: Arc<dyn IndexNode> = ROOT_INODE()
807             .lookup_follow_symlink(parent_path.unwrap_or("/"), VFS_MAX_FOLLOW_SYMLINK_TIMES)?;
808         // 创建nod
809         parent_inode.mknod(filename, mode, dev_t)?;
810 
811         return Ok(0);
812     }
813 
814     pub fn writev(fd: i32, iov: usize, count: usize) -> Result<usize, SystemError> {
815         // IoVecs会进行用户态检验
816         let iovecs = unsafe { IoVecs::from_user(iov as *const IoVec, count, false) }?;
817 
818         let data = iovecs.gather();
819 
820         Self::write(fd, &data)
821     }
822 
823     pub fn readv(fd: i32, iov: usize, count: usize) -> Result<usize, SystemError> {
824         // IoVecs会进行用户态检验
825         let mut iovecs = unsafe { IoVecs::from_user(iov as *const IoVec, count, true) }?;
826 
827         let mut data = Vec::new();
828         data.resize(iovecs.0.iter().map(|x| x.len()).sum(), 0);
829 
830         let len = Self::read(fd, &mut data)?;
831 
832         iovecs.scatter(&data[..len]);
833 
834         return Ok(len);
835     }
836 
837     pub fn readlink_at(
838         dirfd: i32,
839         path: *const u8,
840         user_buf: *mut u8,
841         buf_size: usize,
842     ) -> Result<usize, SystemError> {
843         let path = check_and_clone_cstr(path, Some(MAX_PATHLEN))?;
844         let mut user_buf = UserBufferWriter::new(user_buf, buf_size, true)?;
845 
846         if path.len() == 0 {
847             return Err(SystemError::EINVAL);
848         }
849 
850         let (inode, path) = user_path_at(&ProcessManager::current_pcb(), dirfd, path)?;
851 
852         let inode = inode.lookup(path.as_str())?;
853         if inode.metadata()?.file_type != FileType::SymLink {
854             return Err(SystemError::EINVAL);
855         }
856 
857         let ubuf = user_buf.buffer::<u8>(0).unwrap();
858 
859         let mut file = File::new(inode, FileMode::O_RDONLY)?;
860 
861         let len = file.read(buf_size, ubuf)?;
862 
863         return Ok(len);
864     }
865 
866     pub fn readlink(
867         path: *const u8,
868         user_buf: *mut u8,
869         buf_size: usize,
870     ) -> Result<usize, SystemError> {
871         return Self::readlink_at(AtFlags::AT_FDCWD.bits(), path, user_buf, buf_size);
872     }
873 
874     pub fn access(pathname: *const u8, mode: u32) -> Result<usize, SystemError> {
875         return do_faccessat(
876             AtFlags::AT_FDCWD.bits(),
877             pathname,
878             ModeType::from_bits(mode).ok_or(SystemError::EINVAL)?,
879             0,
880         );
881     }
882 
883     pub fn faccessat2(
884         dirfd: i32,
885         pathname: *const u8,
886         mode: u32,
887         flags: u32,
888     ) -> Result<usize, SystemError> {
889         return do_faccessat(
890             dirfd,
891             pathname,
892             ModeType::from_bits(mode).ok_or(SystemError::EINVAL)?,
893             flags,
894         );
895     }
896 
897     pub fn chmod(pathname: *const u8, mode: u32) -> Result<usize, SystemError> {
898         return do_fchmodat(
899             AtFlags::AT_FDCWD.bits(),
900             pathname,
901             ModeType::from_bits(mode).ok_or(SystemError::EINVAL)?,
902         );
903     }
904 
905     pub fn fchmodat(dirfd: i32, pathname: *const u8, mode: u32) -> Result<usize, SystemError> {
906         return do_fchmodat(
907             dirfd,
908             pathname,
909             ModeType::from_bits(mode).ok_or(SystemError::EINVAL)?,
910         );
911     }
912 
913     pub fn fchmod(fd: i32, mode: u32) -> Result<usize, SystemError> {
914         let _mode = ModeType::from_bits(mode).ok_or(SystemError::EINVAL)?;
915         let binding = ProcessManager::current_pcb().fd_table();
916         let fd_table_guard = binding.read();
917         let _file = fd_table_guard
918             .get_file_by_fd(fd)
919             .ok_or(SystemError::EBADF)?;
920 
921         // fchmod没完全实现,因此不修改文件的权限
922         // todo: 实现fchmod
923         kwarn!("fchmod not fully implemented");
924         return Ok(0);
925     }
926 }
927 
928 #[repr(C)]
929 #[derive(Debug, Clone, Copy)]
930 pub struct IoVec {
931     /// 缓冲区的起始地址
932     pub iov_base: *mut u8,
933     /// 缓冲区的长度
934     pub iov_len: usize,
935 }
936 
937 /// 用于存储多个来自用户空间的IoVec
938 ///
939 /// 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。
940 /// TODO:支持分散读写
941 #[derive(Debug)]
942 pub struct IoVecs(Vec<&'static mut [u8]>);
943 
944 impl IoVecs {
945     /// 从用户空间的IoVec中构造IoVecs
946     ///
947     /// @param iov 用户空间的IoVec
948     /// @param iovcnt 用户空间的IoVec的数量
949     /// @param readv 是否为readv系统调用
950     ///
951     /// @return 构造成功返回IoVecs,否则返回错误码
952     pub unsafe fn from_user(
953         iov: *const IoVec,
954         iovcnt: usize,
955         _readv: bool,
956     ) -> Result<Self, SystemError> {
957         // 检查iov指针所在空间是否合法
958         if !verify_area(
959             iov as usize as u64,
960             (iovcnt * core::mem::size_of::<IoVec>()) as u64,
961         ) {
962             return Err(SystemError::EFAULT);
963         }
964 
965         // 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)
966         let iovs: &[IoVec] = core::slice::from_raw_parts(iov, iovcnt);
967 
968         let mut slices: Vec<&mut [u8]> = vec![];
969         slices.reserve(iovs.len());
970 
971         for iov in iovs.iter() {
972             if iov.iov_len == 0 {
973                 continue;
974             }
975 
976             if !verify_area(iov.iov_base as usize as u64, iov.iov_len as u64) {
977                 return Err(SystemError::EFAULT);
978             }
979 
980             slices.push(core::slice::from_raw_parts_mut(iov.iov_base, iov.iov_len));
981         }
982 
983         return Ok(Self(slices));
984     }
985 
986     /// @brief 将IoVecs中的数据聚合到一个缓冲区中
987     ///
988     /// @return 返回聚合后的缓冲区
989     pub fn gather(&self) -> Vec<u8> {
990         let mut buf = Vec::new();
991         for slice in self.0.iter() {
992             buf.extend_from_slice(slice);
993         }
994         return buf;
995     }
996 
997     /// @brief 将给定的数据分散写入到IoVecs中
998     pub fn scatter(&mut self, data: &[u8]) {
999         let mut data: &[u8] = data;
1000         for slice in self.0.iter_mut() {
1001             let len = core::cmp::min(slice.len(), data.len());
1002             if len == 0 {
1003                 continue;
1004             }
1005 
1006             slice[..len].copy_from_slice(&data[..len]);
1007             data = &data[len..];
1008         }
1009     }
1010 
1011     /// @brief 创建与IoVecs等长的缓冲区
1012     ///
1013     /// @param set_len 是否设置返回的Vec的len。
1014     /// 如果为true,则返回的Vec的len为所有IoVec的长度之和;
1015     /// 否则返回的Vec的len为0,capacity为所有IoVec的长度之和.
1016     ///
1017     /// @return 返回创建的缓冲区
1018     pub fn new_buf(&self, set_len: bool) -> Vec<u8> {
1019         let total_len: usize = self.0.iter().map(|slice| slice.len()).sum();
1020         let mut buf: Vec<u8> = Vec::with_capacity(total_len);
1021 
1022         if set_len {
1023             buf.resize(total_len, 0);
1024         }
1025         return buf;
1026     }
1027 }
1028