MIT 6.1810 · Lab fs · 文件系统

Lab: 文件系统

在本实验中，你将为 xv6 文件系统添加大文件和符号链接支持。

$ git fetch
$ git checkout fs
$ make clean

大文件 中等

在这个任务中，你将增加 xv6 文件的最大大小。目前 xv6 文件限制为 268 个块，或 268*BSIZE 字节（xv6 中 BSIZE 为 1024）。这个限制来自 xv6 inode 包含 12 个"直接"块号和 1 个"单间接"块号。

$ bigfile
..
wrote 268 blocks
bigfile: file is too small
$

你将更改 xv6 文件系统代码以支持每个 inode 中的"双间接"块，包含 256 个单间接块的地址，每个单间接块最多可以包含 256 个数据块的地址。结果是一个文件最多可以包含 65803 个块。

初步知识

mkfs 程序创建 xv6 文件系统磁盘映像并确定文件系统有多少总块；这个大小由 kernel/param.h 中的 FSSIZE 控制。本实验仓库中的 FSSIZE 设置为 200,000 个块。

nmeta 71 (boot, super, log blocks 31, inode blocks 13, bitmap blocks 25) blocks 199929 total 200000

需要查看的内容

磁盘上 inode 的格式由 fs.h 中的 struct dinode 定义。你特别感兴趣的是 NDIRECT、NINDIRECT、MAXFILE 和 struct dinode 的 addrs[] 元素。

在磁盘上查找文件数据的代码在 fs.c 中的 bmap() 中。bmap() 在读取和写入文件时都被调用。

bmap() 处理两种块号。bn 参数是"逻辑块号"——文件内的块号。ip->addrs[] 中的块号和传递给 bread() 的参数是磁盘块号。

你的工作

$ bigfile
..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
wrote 65803 blocks
done; ok
$ usertests -q
...
ALL TESTS PASSED
$

bigfile 将至少需要一分半钟运行。

提示：

• 确保你理解 bmap()。画出 ip->addrs[]、间接块、双间接块和它指向的单间接块以及数据块之间的关系图
• 思考你将如何用逻辑块号索引双间接块和它指向的间接块
• 如果你更改 NDIRECT 的定义，你可能必须更改 file.h 中 struct inode 中 addrs[] 的声明
• 如果你更改 NDIRECT 的定义，确保创建一个新的 fs.img，因为 mkfs 使用 NDIRECT 构建文件系统
• 不要忘记 brelse() 每个你 bread() 的块
• 你应该只在需要时才分配间接块和双间接块，就像原始的 bmap()
• 确保 itrunc 释放文件的所有块，包括双间接块

符号链接 中等

在这个练习中，你将向 xv6 添加符号链接。符号链接（或软链接）通过路径名引用链接的文件或目录；当打开符号链接时，内核查找链接到的名称。

你不需要处理指向目录的符号链接；唯一需要知道如何跟随符号链接的系统调用是 open()。

你的工作

$ symlinktest
Start: test symlinks
test symlinks: ok
Start: test concurrent symlinks
test concurrent symlinks: ok
$ usertests -q
...
ALL TESTS PASSED
$

提示：

• 首先为 symlink 创建一个新的系统调用号，添加到 user/usys.pl、user/user.h，并在 kernel/sysfile.c 中实现一个空的 sys_symlink
• 在 kernel/stat.h 中添加一个新的文件类型（T_SYMLINK）来表示符号链接
• 在 kernel/fcntl.h 中添加一个新标志（O_NOFOLLOW），可与 open 系统调用一起使用
• 实现 symlink(target, path) 系统调用。注意 target 不需要存在系统调用就能成功。你需要选择某个地方存储符号链接的目标路径，例如在 inode 的数据块中
• 修改 open 系统调用处理路径引用符号链接的情况
• 如果链接的文件也是符号链接，你必须递归跟随它直到到达非链接文件。如果链接形成循环，你必须返回错误代码
• 其他系统调用（如 link 和 unlink）不得跟随符号链接；这些系统调用在符号链接本身上操作

提交实验

时间花费

创建一个新文件 time.txt，放入一个整数，表示你花在实验上的小时数。

答案

如果本实验有问题，将答案写在 answers-fs.txt 中。

提交

运行 make zipball，上传到 Gradescope。

可选挑战练习

• 支持三间接块