0
00:00:00,000 --> 00:00:06,920


1
00:00:06,960 --> 00:00:08,000
那我们前面对这个

2
00:00:08,040 --> 00:00:09,000
uCore文件系统结构

3
00:00:09,040 --> 00:00:10,560
有一个大致的了解

4
00:00:10,600 --> 00:00:12,560
接下来我们再进一步深入一下

5
00:00:12,600 --> 00:00:13,840
看看一个具体文件系统

6
00:00:13,880 --> 00:00:17,800
是怎么能够表示出它所需要那些文件

7
00:00:17,840 --> 00:00:20,480
和给用户访问的一些操作的

8
00:00:20,520 --> 00:00:24,320
就是simple file system一个分析

9
00:00:24,360 --> 00:00:25,800
在simple file system里面呢

10
00:00:25,840 --> 00:00:28,040
我们重点关注是一个一般的文件

11
00:00:28,080 --> 00:00:31,440
就是我们说通常的打开 读 写 关闭

12
00:00:31,480 --> 00:00:33,800
这么一个操作用到的文件和目录

13
00:00:33,840 --> 00:00:36,800
它的一个类型所需要涉及到

14
00:00:36,840 --> 00:00:38,320
一些数据结构和操作

15
00:00:38,360 --> 00:00:40,760
这里面需要考虑一系列问题

16
00:00:40,800 --> 00:00:43,080
第一个就是说硬盘上

17
00:00:43,120 --> 00:00:45,200
怎么有效去组织一个文件系统

18
00:00:45,240 --> 00:00:46,360
怎么能够通过文件系统组织

19
00:00:46,400 --> 00:00:49,480
来表示出更具体的文件

20
00:00:49,520 --> 00:00:51,160
硬盘的布局是什么

21
00:00:51,200 --> 00:00:53,240
硬盘上它是以磁盘块为单位

22
00:00:53,280 --> 00:00:55,520
来进行读或者写操作

23
00:00:55,560 --> 00:00:57,720
那怎么去和我们文件的

24
00:00:57,760 --> 00:00:59,800
数据块进行对应

25
00:00:59,840 --> 00:01:03,080
如何去管理这些空闲的磁盘块

26
00:01:03,120 --> 00:01:05,560
怎么去表示一个文件或者目录

27
00:01:05,600 --> 00:01:07,320
到底文件里面包含什么东西

28
00:01:07,360 --> 00:01:08,440
目录包含什么东西

29
00:01:08,480 --> 00:01:12,320
还有这个数据怎么去定位

30
00:01:12,360 --> 00:01:14,080
这些问题就是要

31
00:01:14,120 --> 00:01:15,120
设计一个文件系统里面

32
00:01:15,160 --> 00:01:16,560
需要去考虑的内容

33
00:01:16,600 --> 00:01:18,680
好 我们这里面采取的方法是什么呢

34
00:01:18,720 --> 00:01:21,240
自下而上 从硬盘到内存

35
00:01:21,280 --> 00:01:22,760
观察这个数据结构

36
00:01:22,800 --> 00:01:24,040
它们之间依赖关系

37
00:01:24,080 --> 00:01:25,800
谁包含谁 这么一个方法

38
00:01:25,840 --> 00:01:28,040
来分析我们simple file system

39
00:01:28,080 --> 00:01:31,840
它大致是怎么来组成的

40
00:01:31,880 --> 00:01:33,120
那我们可以看看这幅图

41
00:01:33,160 --> 00:01:34,200
首先我们可以定位一下

42
00:01:34,240 --> 00:01:35,080
simple file system呢

43
00:01:35,120 --> 00:01:37,600
在整个文件系统的这部分 

44
00:01:37,640 --> 00:01:38,440
中间这部分

45
00:01:38,480 --> 00:01:40,360
它的主要的内容是

46
00:01:40,400 --> 00:01:41,760
存在我们硬盘上的

47
00:01:41,800 --> 00:01:43,320
就是这一块

48
00:01:43,360 --> 00:01:45,240
整个我们提供虚拟硬盘

49
00:01:45,280 --> 00:01:47,120
这个硬盘呢 它保存了

50
00:01:47,160 --> 00:01:49,640
simple file system整体的一个结构

51
00:01:49,680 --> 00:01:51,960
这里面包含了super block

52
00:01:52,000 --> 00:01:53,480
根目录的inode

53
00:01:53,520 --> 00:01:55,440
freemap 就是表明当前

54
00:01:55,480 --> 00:01:57,120
哪些磁盘块是空闲的

55
00:01:57,160 --> 00:01:59,080
还有一些跟数据相关的

56
00:01:59,120 --> 00:02:02,600
数据块的一些信息

57
00:02:02,640 --> 00:02:04,560
那simple file system当它在内存中

58
00:02:04,600 --> 00:02:07,040
被uCore操作系统进行操作和管理的时候

59
00:02:07,080 --> 00:02:10,880
它会涉及到file 目录 

60
00:02:10,920 --> 00:02:12,720
inode和I/O buffer

61
00:02:12,760 --> 00:02:14,120
那么文件和目录呢

62
00:02:14,160 --> 00:02:15,920
它和我们inode有一个交互

63
00:02:15,960 --> 00:02:17,560
我们需要通过inode来表示

64
00:02:17,600 --> 00:02:19,200
这个文件和目录的关系

65
00:02:19,240 --> 00:02:20,960
以及这个文件和目录

66
00:02:21,000 --> 00:02:23,600
它所在的位置和内容

67
00:02:23,640 --> 00:02:25,400
这个I/O buffer主要是用于说

68
00:02:25,440 --> 00:02:28,640
我们需要把文件数据读到内存中来

69
00:02:28,680 --> 00:02:30,080
放到一个buffer里面去

70
00:02:30,120 --> 00:02:32,040
或者把内存中的buffer数据呢

71
00:02:32,080 --> 00:02:34,000
写到我们硬盘中去

72
00:02:34,040 --> 00:02:36,800
这里面就有一个buffer这么一个管理

73
00:02:36,840 --> 00:02:39,400
这是我们说simple file system

74
00:02:39,440 --> 00:02:42,880
它大致涉及的内容

75
00:02:42,920 --> 00:02:45,520
那我们再从硬盘的角度来看一下

76
00:02:45,560 --> 00:02:47,480
这个Simple file system它的组成部分

77
00:02:47,520 --> 00:02:48,880
第一个叫super block

78
00:02:48,920 --> 00:02:50,720
根据这个名字可以看出来超级块

79
00:02:50,760 --> 00:02:52,800
它是对我们整个simple file system

80
00:02:52,840 --> 00:02:54,720
一个总体的一个描述

81
00:02:54,760 --> 00:02:56,880
包含了它一个标识 magic number

82
00:02:56,920 --> 00:02:58,600
然后它整体一个块数

83
00:02:58,640 --> 00:03:00,640
当前还有空闲多少块

84
00:03:00,680 --> 00:03:03,160
还有它的一个字符串信息

85
00:03:03,200 --> 00:03:06,080
这是super block内部的一个内容

86
00:03:06,120 --> 00:03:08,600
我们需要把它读到我们内存中去

87
00:03:08,640 --> 00:03:11,200
通过什么呢 sfs_do_mount

88
00:03:11,240 --> 00:03:13,520
那么这个do_mount要把文件系统

89
00:03:13,560 --> 00:03:16,360
加载到我们uCore kernel里去

90
00:03:16,400 --> 00:03:18,960
使得我们应用可以去访问

91
00:03:19,000 --> 00:03:21,240
那这一步呢 是在开始做

92
00:03:21,280 --> 00:03:22,400
文件系统初始化的时候

93
00:03:22,440 --> 00:03:26,600
需要去完成的工作

94
00:03:26,640 --> 00:03:28,920
紧接着呢 我们会在内存中

95
00:03:28,960 --> 00:03:29,640
建立好一个

96
00:03:29,680 --> 00:03:32,200
simple file system的整体框架

97
00:03:32,240 --> 00:03:34,920
这个框架什么呢 sfs_fs

98
00:03:34,960 --> 00:03:36,080
这个看名字有点怪

99
00:03:36,120 --> 00:03:37,280
就是simple file system的

100
00:03:37,320 --> 00:03:38,600
一个file system

101
00:03:38,640 --> 00:03:39,760
在这个结构里面呢

102
00:03:39,800 --> 00:03:41,320
你可以看到 刚才那个

103
00:03:41,360 --> 00:03:43,240
super block信息已经放到这儿

104
00:03:43,280 --> 00:03:47,080
第二部分呢 是这个文件系统所在的device

105
00:03:47,120 --> 00:03:48,760
也就说它有一个

106
00:03:48,800 --> 00:03:51,400
针对具体一个设备的表述

107
00:03:51,440 --> 00:03:54,040
这一块我们放后面会进一步讲解

108
00:03:54,080 --> 00:03:55,920
第三部分是freemap

109
00:03:55,960 --> 00:03:57,920
就是当前这个文件系统中

110
00:03:57,960 --> 00:04:01,040
还有哪些空闲的数据块 可以去使用

111
00:04:01,080 --> 00:04:03,320
那么通过freemap可以表示出来

112
00:04:03,360 --> 00:04:07,680
这是用一个bit来表示一个data的block

113
00:04:07,720 --> 00:04:11,240
还有就是sfs_buffer 用于缓冲用的

114
00:04:11,280 --> 00:04:13,320
还有呢 inode_list

115
00:04:13,360 --> 00:04:14,960
就是所有这里面的inode

116
00:04:15,000 --> 00:04:18,280
它会通过一个哈希或者是链表的方式

117
00:04:18,320 --> 00:04:19,640
保存在我们内存中

118
00:04:19,680 --> 00:04:21,160
便于我们来检索

119
00:04:21,200 --> 00:04:25,240
属于SFS这个文件系统一些inode情况

120
00:04:25,280 --> 00:04:28,240
那这就是形成一个整体的架构

121
00:04:28,280 --> 00:04:32,800
我们再逐步往下进一步细看

122
00:04:32,840 --> 00:04:34,200
第一个很关键的

123
00:04:34,240 --> 00:04:35,800
在这个硬盘块上面

124
00:04:35,840 --> 00:04:37,120
除了super block之外

125
00:04:37,160 --> 00:04:39,520
就是一个叫root-dir的inode

126
00:04:39,560 --> 00:04:41,240
什么叫root-dir inode

127
00:04:41,280 --> 00:04:43,760
就是根目录的inode的结构

128
00:04:43,800 --> 00:04:45,160
那么根目录表明了

129
00:04:45,200 --> 00:04:46,720
我们一开始访问这个文件系统

130
00:04:46,760 --> 00:04:49,200
可以看到的目录信息

131
00:04:49,240 --> 00:04:50,600
那这个根目录信息里面

132
00:04:50,640 --> 00:04:52,560
包含了直接索引块和间接索引块

133
00:04:52,600 --> 00:04:54,240
它大致的位置在什么地方

134
00:04:54,280 --> 00:04:55,280
就是在这里面

135
00:04:55,320 --> 00:04:58,280
用这个数据结构来表示出来的

136
00:04:58,320 --> 00:05:01,160
同时我们还可以看到对于目录而言

137
00:05:01,200 --> 00:05:04,120
它的数据它是什么呢

138
00:05:04,160 --> 00:05:05,120
包含了这部分内容

139
00:05:05,160 --> 00:05:06,280
就是一个是索引节点

140
00:05:06,320 --> 00:05:08,120
所占数据块的索引

141
00:05:08,160 --> 00:05:09,440
还有就是文件名

142
00:05:09,480 --> 00:05:10,720
这实际上表明一个目录项

143
00:05:10,760 --> 00:05:12,280
就是我们前面在讲

144
00:05:12,320 --> 00:05:14,480
文件系统抽象时候提到的

145
00:05:14,520 --> 00:05:17,080
目录是由一系列目录项组成

146
00:05:17,120 --> 00:05:19,720
在这里面我们是用一个数组方式来表示

147
00:05:19,760 --> 00:05:23,680
通过查找一个目录所在的inode

148
00:05:23,720 --> 00:05:25,400
所对应的它的data

149
00:05:25,440 --> 00:05:27,800
可以找着属于这个目录里

150
00:05:27,840 --> 00:05:29,080
所有的目录项

151
00:05:29,120 --> 00:05:30,080
而每一个目录项呢

152
00:05:30,120 --> 00:05:33,200
包含了关键的文件名

153
00:05:33,240 --> 00:05:37,280
和文件名所对应的inode的那个索引值

154
00:05:37,320 --> 00:05:44,400
OK这就是说我们目录项里面的内容

155
00:05:44,440 --> 00:05:47,080
第二部分呢 是我们文件的数据

156
00:05:47,120 --> 00:05:48,680
那么文件数据放在什么地方呢

157
00:05:48,720 --> 00:05:50,080
就是用这个来表示的

158
00:05:50,120 --> 00:05:53,480
也是一样 是由我们这个inode里面

159
00:05:53,520 --> 00:05:55,200
它的间接索引块和直接索引块

160
00:05:55,240 --> 00:05:58,320
来表明我们的data block在什么地方

161
00:05:58,360 --> 00:05:59,200
对于file而言

162
00:05:59,240 --> 00:06:00,680
这个data block就是它的data

163
00:06:00,720 --> 00:06:03,160
就是我们说文件的具体内容

164
00:06:03,200 --> 00:06:04,480
那我们如果要读写文件

165
00:06:04,520 --> 00:06:07,040
最终这个文件的数据放什么地方呢

166
00:06:07,080 --> 00:06:08,600
就放在这些地方里面

167
00:06:08,640 --> 00:06:11,880
通过inode里面index可以查找

168
00:06:11,920 --> 00:06:14,080
这些data block在所在的位置

169
00:06:14,120 --> 00:06:16,960
然后进一步通过我们硬盘的读写呢

170
00:06:17,000 --> 00:06:18,000
就可以把这个数据

171
00:06:18,040 --> 00:06:24,440
进行相应的读或者写操作

172
00:06:24,480 --> 00:06:26,960
这里面很关键就是inode了

173
00:06:27,000 --> 00:06:29,480
我们可以看看simple file system的inode

174
00:06:29,520 --> 00:06:31,560
包含什么样的信息

175
00:06:31,600 --> 00:06:33,600
它其实包含两个层面的内容

176
00:06:33,640 --> 00:06:35,440
第一个层面是在内存中

177
00:06:35,480 --> 00:06:37,200
它有一个sfs_inode

178
00:06:37,240 --> 00:06:39,880
第二层面是我们硬盘上 也有一个inode

179
00:06:39,920 --> 00:06:42,160
它称之为sfs_disk_inode

180
00:06:42,200 --> 00:06:44,040
可以看出来它们关系是什么

181
00:06:44,080 --> 00:06:52,040
disk_inode呢 是sfs_inode一个成员变量

182
00:06:52,080 --> 00:06:56,960
那我们需要通过这个sfs_disk_inode

183
00:06:57,000 --> 00:07:02,720
来完成进一步针对文件的读写操作

184
00:07:02,760 --> 00:07:05,200
那么这里面会涉及到打开 关闭文件

185
00:07:05,240 --> 00:07:06,080
读 写文件 

186
00:07:06,120 --> 00:07:08,520
还有读写inode所对应数据块的

187
00:07:08,560 --> 00:07:10,160
一系列操作

188
00:07:10,200 --> 00:07:14,160
那这些操作是什么 我们可以看看

189
00:07:14,200 --> 00:07:16,440
那么如果说我们知道一个inode

190
00:07:16,480 --> 00:07:18,440
我们希望访问这个inode的数据

191
00:07:18,480 --> 00:07:19,760
那么这里面存在两种情况

192
00:07:19,800 --> 00:07:22,000
一种是这个inode表明是一个目录

193
00:07:22,040 --> 00:07:23,800
或者这个inode表明是个文件

194
00:07:23,840 --> 00:07:26,720
这两者是不一样的

195
00:07:26,760 --> 00:07:30,120
这个函数就是sfs_bmap的一系列操作呢

196
00:07:30,160 --> 00:07:36,080
是关于文件这种情况的数据块读写

197
00:07:36,120 --> 00:07:38,680
而下面这几个函数 (direntry)

198
00:07:38,720 --> 00:07:39,960
就是目录entry呢

199
00:07:40,000 --> 00:07:43,440
它其实涉及到针对目录的 数据的读写

200
00:07:43,480 --> 00:07:46,000
可以看出来它们是不一样的

201
00:07:46,040 --> 00:07:48,240
但是呢 我们有一系列的

202
00:07:48,280 --> 00:07:50,960
高层的 针对file的一些操作

203
00:07:51,000 --> 00:07:53,720
这个操作 其实是和我们后续会讲到的

204
00:07:53,760 --> 00:07:55,160
虚拟文件系统相关

205
00:07:55,200 --> 00:07:58,920
它会把底层的一些函数的细节给屏蔽掉

206
00:07:58,960 --> 00:08:01,920
向上提供一个统一的接口比如open close

207
00:08:01,960 --> 00:08:02,760
这个接口是一样的

208
00:08:02,800 --> 00:08:04,720
但是它具体对应到

209
00:08:04,760 --> 00:08:06,520
simple file system的实现

210
00:08:06,560 --> 00:08:08,360
它这个open file或者close

211
00:08:08,400 --> 00:08:10,400
这些操作是不一样的

212
00:08:10,440 --> 00:08:12,760
通过这些函数呢来完成

213
00:08:12,800 --> 00:08:17,880
对一个文件的打开 关闭 读写操作

214
00:08:17,920 --> 00:08:21,440
紧接着还会通过不太一样的一些操作

215
00:08:21,480 --> 00:08:22,920
比如说opendir

216
00:08:22,960 --> 00:08:24,600
或者getdirectory entry来完成

217
00:08:24,640 --> 00:08:28,560
针对目录读打开 关闭操作

218
00:08:28,600 --> 00:08:29,920
这里面也写一个写

219
00:08:29,960 --> 00:08:32,280
大家仔细考虑一下这里面有写吗

220
00:08:32,320 --> 00:08:33,560
这是留给大家的一个问题

221
00:08:33,600 --> 00:08:35,440
大家可以再考虑一下

222
00:08:35,480 --> 00:08:36,320
这里面只是介绍了

223
00:08:36,360 --> 00:08:37,760
基于index这种方式的

224
00:08:37,800 --> 00:08:39,520
文件系统具体实现

225
00:08:39,560 --> 00:08:40,800
还有其它一些文件系统

226
00:08:40,840 --> 00:08:41,960
大家通过做实验

227
00:08:42,000 --> 00:08:44,160
还可以进一步掌握和了解

228
00:08:44,200 --> 00:08:44,240