#include "fs.h" #include "super_block.h" #include "inode.h" #include "dir.h" #include "stdint.h" #include "stdio-kernel.h" #include "list.h" #include "string.h" #include "ide.h" #include "global.h" #include "debug.h" #include "memory.h" /* 格式化分区,也就是初始化分区的元信息,创建文件系统 */ static void partition_format(struct partition* part) { /* 为方便实现,一个块大小是一扇区 */ uint32_t boot_sector_sects = 1; uint32_t super_block_sects = 1; uint32_t inode_bitmap_sects = DIV_ROUND_UP(MAX_FILES_PER_PART, BITS_PER_SECTOR); // I结点位图占用的扇区数.最多支持4096个文件 uint32_t inode_table_sects = DIV_ROUND_UP(((sizeof(struct inode) * MAX_FILES_PER_PART)), SECTOR_SIZE); uint32_t used_sects = boot_sector_sects + super_block_sects + inode_bitmap_sects + inode_table_sects; uint32_t free_sects = part->sec_cnt - used_sects; /************** 简单处理块位图占据的扇区数 ***************/ uint32_t block_bitmap_sects; block_bitmap_sects = DIV_ROUND_UP(free_sects, BITS_PER_SECTOR); /* block_bitmap_bit_len是位图中位的长度,也是可用块的数量 */ uint32_t block_bitmap_bit_len = free_sects - block_bitmap_sects; block_bitmap_sects = DIV_ROUND_UP(block_bitmap_bit_len, BITS_PER_SECTOR); /*********************************************************/ /* 超级块初始化 */ struct super_block sb; sb.magic = 0x19590318; sb.sec_cnt = part->sec_cnt; sb.inode_cnt = MAX_FILES_PER_PART; sb.part_lba_base = part->start_lba; sb.block_bitmap_lba = sb.part_lba_base + 2; // 第0块是引导块,第1块是超级块 sb.block_bitmap_sects = block_bitmap_sects; sb.inode_bitmap_lba = sb.block_bitmap_lba + sb.block_bitmap_sects; sb.inode_bitmap_sects = inode_bitmap_sects; sb.inode_table_lba = sb.inode_bitmap_lba + sb.inode_bitmap_sects; sb.inode_table_sects = inode_table_sects; sb.data_start_lba = sb.inode_table_lba + sb.inode_table_sects; sb.root_inode_no = 0; sb.dir_entry_size = sizeof(struct dir_entry); printk("%s info:\n", part->name); printk(" magic:0x%x\n part_lba_base:0x%x\n all_sectors:0x%x\n inode_cnt:0x%x\n block_bitmap_lba:0x%x\n block_bitmap_sectors:0x%x\n inode_bitmap_lba:0x%x\n inode_bitmap_sectors:0x%x\n inode_table_lba:0x%x\n inode_table_sectors:0x%x\n data_start_lba:0x%x\n", sb.magic, sb.part_lba_base, sb.sec_cnt, sb.inode_cnt, sb.block_bitmap_lba, sb.block_bitmap_sects, sb.inode_bitmap_lba, sb.inode_bitmap_sects, sb.inode_table_lba, sb.inode_table_sects, sb.data_start_lba); struct disk* hd = part->my_disk; /******************************* * 1 将超级块写入本分区的1扇区 * ******************************/ ide_write(hd, part->start_lba + 1, &sb, 1); printk(" super_block_lba:0x%x\n", part->start_lba + 1); /* 找出数据量最大的元信息,用其尺寸做存储缓冲区*/ uint32_t buf_size = (sb.block_bitmap_sects >= sb.inode_bitmap_sects ? sb.block_bitmap_sects : sb.inode_bitmap_sects); buf_size = (buf_size >= sb.inode_table_sects ? buf_size : sb.inode_table_sects) * SECTOR_SIZE; uint8_t* buf = (uint8_t*)sys_malloc(buf_size); // 申请的内存由内存管理系统清0后返回 /************************************** * 2 将块位图初始化并写入sb.block_bitmap_lba * *************************************/ /* 初始化块位图block_bitmap */ buf[0] |= 0x01; // 第0个块预留给根目录,位图中先占位 uint32_t block_bitmap_last_byte = block_bitmap_bit_len / 8; uint8_t block_bitmap_last_bit = block_bitmap_bit_len % 8; uint32_t last_size = SECTOR_SIZE - (block_bitmap_last_byte % SECTOR_SIZE); // last_size是位图所在最后一个扇区中，不足一扇区的其余部分 /* 1 先将位图最后一字节到其所在的扇区的结束全置为1,即超出实际块数的部分直接置为已占用*/ memset(&buf[block_bitmap_last_byte], 0xff, last_size); /* 2 再将上一步中覆盖的最后一字节内的有效位重新置0 */ uint8_t bit_idx = 0; while (bit_idx <= block_bitmap_last_bit) { buf[block_bitmap_last_byte] &= ~(1 << bit_idx++); } ide_write(hd, sb.block_bitmap_lba, buf, sb.block_bitmap_sects); /*************************************** * 3 将inode位图初始化并写入sb.inode_bitmap_lba * ***************************************/ /* 先清空缓冲区*/ memset(buf, 0, buf_size); buf[0] |= 0x1; // 第0个inode分给了根目录 /* 由于inode_table中共4096个inode,位图inode_bitmap正好占用1扇区, * 即inode_bitmap_sects等于1, 所以位图中的位全都代表inode_table中的inode, * 无须再像block_bitmap那样单独处理最后一扇区的剩余部分, * inode_bitmap所在的扇区中没有多余的无效位 */ ide_write(hd, sb.inode_bitmap_lba, buf, sb.inode_bitmap_sects); /*************************************** * 4 将inode数组初始化并写入sb.inode_table_lba * ***************************************/ /* 准备写inode_table中的第0项,即根目录所在的inode */ memset(buf, 0, buf_size); // 先清空缓冲区buf struct inode* i = (struct inode*)buf; i->i_size = sb.dir_entry_size * 2; // .和.. i->i_no = 0; // 根目录占inode数组中第0个inode i->i_sectors[0] = sb.data_start_lba; // 由于上面的memset,i_sectors数组的其它元素都初始化为0 ide_write(hd, sb.inode_table_lba, buf, sb.inode_table_sects); /*************************************** * 5 将根目录初始化并写入sb.data_start_lba ***************************************/ /* 写入根目录的两个目录项.和.. */ memset(buf, 0, buf_size); struct dir_entry* p_de = (struct dir_entry*)buf; /* 初始化当前目录"." */ memcpy(p_de->filename, ".", 1); p_de->i_no = 0; p_de->f_type = FT_DIRECTORY; p_de++; /* 初始化当前目录父目录".." */ memcpy(p_de->filename, "..", 2); p_de->i_no = 0; // 根目录的父目录依然是根目录自己 p_de->f_type = FT_DIRECTORY; /* sb.data_start_lba已经分配给了根目录,里面是根目录的目录项 */ ide_write(hd, sb.data_start_lba, buf, 1); printk(" root_dir_lba:0x%x\n", sb.data_start_lba); printk("%s format done\n", part->name); sys_free(buf); } /* 在磁盘上搜索文件系统,若没有则格式化分区创建文件系统 */ void filesys_init() { uint8_t channel_no = 0, dev_no, part_idx = 0; /* sb_buf用来存储从硬盘上读入的超级块 */ struct super_block* sb_buf = (struct super_block*)sys_malloc(SECTOR_SIZE); if (sb_buf == NULL) { PANIC("alloc memory failed!"); } printk("searching filesystem......\n"); while (channel_no < channel_cnt) { dev_no = 0; while(dev_no < 2) { if (dev_no == 0) { // 跨过裸盘hd60M.img dev_no++; continue; } struct disk* hd = &channels[channel_no].devices[dev_no]; struct partition* part = hd->prim_parts; while(part_idx < 12) { // 4个主分区+8个逻辑 if (part_idx == 4) { // 开始处理逻辑分区 part = hd->logic_parts; } /* channels数组是全局变量,默认值为0,disk属于其嵌套结构, * partition又为disk的嵌套结构,因此partition中的成员默认也为0. * 若partition未初始化,则partition中的成员仍为0. * 下面处理存在的分区. */ if (part->sec_cnt != 0) { // 如果分区存在 memset(sb_buf, 0, SECTOR_SIZE); /* 读出分区的超级块,根据魔数是否正确来判断是否存在文件系统 */ ide_read(hd, part->start_lba + 1, sb_buf, 1); /* 只支持自己的文件系统.若磁盘上已经有文件系统就不再格式化了 */ if (sb_buf->magic == 0x19590318) { printk("%s has filesystem\n", part->name); } else { // 其它文件系统不支持,一律按无文件系统处理 printk("formatting %s`s partition %s......\n", hd->name, part->name); partition_format(part); } } part_idx++; part++; // 下一分区 } dev_no++; // 下一磁盘 } channel_no++; // 下一通道 } sys_free(sb_buf); }