✨ 085 文件系统位图操作

docs/11 文件系统/085 文件系统位图操作.md

@@ -0,0 +1,14 @@
+# 文件系统位图操作
+
+主要完成以下四个函数：
+
+```c++
+idx_t balloc(dev_t dev);          // 分配一个文件块
+void bfree(dev_t dev, idx_t idx); // 释放一个文件块
+idx_t ialloc(dev_t dev);          // 分配一个文件系统 inode
+void ifree(dev_t dev, idx_t idx); // 释放一个文件系统 inode
+```
+
+> 一大禁忌：禁止 if 嵌套！提升代码可读性的最好方式！
+
+- 尽早返回

src/fs/bmap.c

@@ -0,0 +1,130 @@
+#include <onix/fs.h>
+#include <onix/debug.h>
+#include <onix/bitmap.h>
+#include <onix/assert.h>
+#include <onix/string.h>
+#include <onix/buffer.h>
+
+#define LOGK(fmt, args...) DEBUGK(fmt, ##args)
+
+// 分配一个文件块
+idx_t balloc(dev_t dev)
+{
+    super_block_t *sb = get_super(dev);
+    assert(sb);
+
+    buffer_t *buf = NULL;
+    idx_t bit = EOF;
+    bitmap_t map;
+
+    for (size_t i = 0; i < ZMAP_NR; i++)
+    {
+        buf = sb->zmaps[i];
+        assert(buf);
+
+        // 将整个缓冲区作为位图
+        bitmap_make(&map, buf->data, BLOCK_SIZE, i * BLOCK_BITS + sb->desc->firstdatazone - 1);
+
+        // 从位图中扫描一位
+        bit = bitmap_scan(&map, 1);
+        if (bit != EOF)
+        {
+            // 如果扫描成功，则 标记缓冲区脏，中止查找
+            assert(bit < sb->desc->zones);
+            buf->dirty = true;
+            break;
+        }
+    }
+    bwrite(buf); // todo 调试期间强同步
+    return bit;
+}
+
+// 释放一个文件块
+void bfree(dev_t dev, idx_t idx)
+{
+    super_block_t *sb = get_super(dev);
+    assert(sb != NULL);
+    assert(idx < sb->desc->zones);
+
+    buffer_t *buf;
+    bitmap_t map;
+    for (size_t i = 0; i < ZMAP_NR; i++)
+    {
+        // 跳过开始的块
+        if (idx > BLOCK_BITS * (i + 1))
+        {
+            continue;
+        }
+
+        buf = sb->zmaps[i];
+        assert(buf);
+
+        // 将整个缓冲区作为位图
+        bitmap_make(&map, buf->data, BLOCK_SIZE, BLOCK_BITS * i + sb->desc->firstdatazone - 1);
+
+        // 将 idx 对应的位图置位 0
+        assert(bitmap_test(&map, idx));
+        bitmap_set(&map, idx, 0);
+
+        // 标记缓冲区脏
+        buf->dirty = true;
+        break;
+    }
+    bwrite(buf); // todo 调试期间强同步
+}
+
+// 分配一个文件系统 inode
+idx_t ialloc(dev_t dev)
+{
+    super_block_t *sb = get_super(dev);
+    assert(sb);
+
+    buffer_t *buf = NULL;
+    idx_t bit = EOF;
+    bitmap_t map;
+
+    for (size_t i = 0; i < IMAP_NR; i++)
+    {
+        buf = sb->imaps[i];
+        assert(buf);
+
+        bitmap_make(&map, buf->data, BLOCK_BITS, i * BLOCK_BITS);
+        bit = bitmap_scan(&map, 1);
+        if (bit != EOF)
+        {
+            assert(bit < sb->desc->inodes);
+            buf->dirty = true;
+            break;
+        }
+    }
+    bwrite(buf); // todo 调试期间强同步
+    return bit;
+}
+
+// 释放一个文件系统 inode
+void ifree(dev_t dev, idx_t idx)
+{
+    super_block_t *sb = get_super(dev);
+    assert(sb != NULL);
+    assert(idx < sb->desc->inodes);
+
+    buffer_t *buf;
+    bitmap_t map;
+    for (size_t i = 0; i < IMAP_NR; i++)
+    {
+        if (idx > BLOCK_BITS * (i + 1))
+        {
+            continue;
+        }
+
+        buf = sb->imaps[i];
+        assert(buf);
+
+        bitmap_make(&map, buf->data, BLOCK_BITS, i * BLOCK_BITS);
+        assert(bitmap_test(&map, idx));
+        bitmap_set(&map, idx, 0);
+        buf->dirty = true;
+        break;
+    }
+    bwrite(buf); // todo 调试期间强同步
+}

src/fs/super.c

@@ -99,8 +99,18 @@ static void mount_root()
     device_t *device = device_find(DEV_IDE_PART, 0);
     assert(device);
 
-    // 读更文件系统超级块
+    // 读根文件系统超级块
     root = read_super(device->dev);
+
+    device = device_find(DEV_IDE_PART, 1);
+    assert(device);
+    super_block_t *sb = read_super(device->dev);
+
+    idx_t idx = ialloc(sb->dev);
+    ifree(sb->dev, idx);
+
+    idx = balloc(sb->dev);
+    bfree(sb->dev, idx);
 }
 
 void super_init()

src/include/onix/fs.h

@@ -13,6 +13,8 @@
 #define IMAP_NR 8 // inode 位图块，最大值
 #define ZMAP_NR 8 // 块位图块，最大值
 
+#define BLOCK_BITS (BLOCK_SIZE * 8) // 块位图大小
+
 typedef struct inode_desc_t
 {
     u16 mode;    // 文件类型和属性(rwx 位)
@@ -52,7 +54,7 @@ typedef struct super_desc_t
 typedef struct super_block_t
 {
     super_desc_t *desc;              // 超级块描述符
-    struct buffer_t *buf;            // 超级快描述符 buffer
+    struct buffer_t *buf;            // 超级块描述符 buffer
     struct buffer_t *imaps[IMAP_NR]; // inode 位图缓冲
     struct buffer_t *zmaps[ZMAP_NR]; // 块位图缓冲
     dev_t dev;                       // 设备号
@@ -71,4 +73,9 @@ typedef struct dentry_t
 super_block_t *get_super(dev_t dev);  // 获得 dev 对应的超级块
 super_block_t *read_super(dev_t dev); // 读取 dev 对应的超级块
 
+idx_t balloc(dev_t dev);          // 分配一个文件块
+void bfree(dev_t dev, idx_t idx); // 释放一个文件块
+idx_t ialloc(dev_t dev);          // 分配一个文件系统 inode
+void ifree(dev_t dev, idx_t idx); // 释放一个文件系统 inode
+
 #endif

src/kernel/buffer.c

@@ -180,21 +180,23 @@ void brelse(buffer_t *bf)
 {
     if (!bf)
         return;
-    bf->count--;
-    assert(bf->count >= 0);
-    if (!bf->count)
-    {
-        if (bf->rnode.next)
-        {
-            list_remove(&bf->rnode);
-        }
-
-        list_push(&free_list, &bf->rnode);
-    }
     if (bf->dirty)
     {
         bwrite(bf); // todo need write?
     }
+
+    bf->count--;
+    assert(bf->count >= 0);
+    if (bf->count) // 还有人用，直接返回
+        return;
+
+    // if (bf->rnode.next)
+    // {
+    //     list_remove(&bf->rnode);
+    // }
+    assert(!bf->rnode.next);
+    assert(!bf->rnode.prev);
+    list_push(&free_list, &bf->rnode);
     if (!list_empty(&wait_list))
     {
         task_t *task = element_entry(task_t, node, list_popback(&wait_list));

src/makefile

@@ -60,6 +60,7 @@ $(BUILD)/kernel.bin: \
 	$(BUILD)/kernel/keyboard.o \
 	$(BUILD)/kernel/buffer.o \
 	$(BUILD)/fs/super.o \
+	$(BUILD)/fs/bmap.o \
 	$(BUILD)/lib/bitmap.o \
 	$(BUILD)/lib/list.o \
 	$(BUILD)/lib/fifo.o \