【0】README

0.1） source code and text description are from orange’s implemention of a os and for complete code, please visit https://github.com/pacosonTang/Orange-s-OS/blob/master/orange_s_fs.tar；
0.2） 此文件系統(tǒng)涉及到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 僅僅針對于 orange’s OS， 并不是linux等 *nix 的官方file system data structure ；該文件系統(tǒng)僅僅作為 學(xué)習(xí)*nux 文件系統(tǒng)的鋪墊；
0.3） 由于， 我的硬盤大小為80M 不方便上傳， 故還請訪客自行創(chuàng)建虛擬硬盤， （如何創(chuàng)建虛擬硬盤，參見http://blog.csdn.net/pacosonswjtu/article/details/48846887 ， 如何建立硬盤分區(qū)表，參見 http://blog.csdn.net/pacosonswjtu/article/details/48846763）
0.4） 建立文件系統(tǒng)代碼的目錄樹：

0.5） 文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

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【1】我們看 建立文件系統(tǒng)的代碼是如何調(diào)用的？

• 上述代碼中的task_fs（） , 它調(diào)用函數(shù) init_fs（），而init_fs（） 在打開ROOT_DEV 之后調(diào)用了mkfs（），這便是建立文件系統(tǒng)的函數(shù)了；

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【2】關(guān)于mkfs建立文件系統(tǒng)代碼分析

2.1）mkfs代碼有這么幾個部分：

• part1）向硬盤驅(qū)動程序 索取 ROOT_DEV的起始扇區(qū)和大小；
• part2）建立超級塊-super block；
• part3）建立 inode-map；
• part4）建立 sector-map；
• part5）寫入 inode_array；
• part6）建立根目錄文件；

2.2） 文件系統(tǒng)內(nèi) 的 inode 數(shù)目上限是多少？
我們決定最多允許有 4096個inode， 這樣只需要一個扇區(qū)來做inode-map就可以了（4096==一個扇區(qū)的bits 數(shù)目）。這個決定同時意味著我們的file system 最多容納 4096個文件；
2.3） 在ms_fs（）中， 所有寫入磁盤的內(nèi)容都是先放進fsbuf 這個緩沖區(qū)的，我們定義了一個指針，讓它指向 0x600000：

/*** 6MB~7MB: buffer for FS*/PUBLIC u8 * fsbuf = (u8*)0x600000;PUBLIC const int FSBUF_SIZE = 0x100000;

也就是說，我們指定內(nèi)存地址 6M~7M 為文件系統(tǒng)的緩沖區(qū)，一定程度上，這算是一種低級形態(tài)的內(nèi)存管理吧；

2.4） mk_fs（）寫好了，我們看一下運行效果：

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【3】根據(jù)以上輸出，我們看一下 磁盤中的實際內(nèi)容：

3.1）超級塊開始于 0x9E0000（占用一個扇區(qū)512個字節(jié)，實際用56個字節(jié)）：

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0x9E0000 -l 512 80m.img

Attention）：超級塊 的 結(jié)構(gòu)體成員 int sb_dev 在硬盤上是不存在的，僅針對我們的orange’s os 而言， 所以超級塊的結(jié)構(gòu)體大小為56 bytes；

3.2） inode-map開始于 0x9E0200（占用1個扇區(qū)512個字節(jié)）：

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0x9E0200 -l 512 80m.img

• Analysis）：
  A1）分配一個扇區(qū)==512字節(jié)==4096 bits == 可以記錄4096個inode 的使用情況哦；
  A2）顯然 0x1F==00011111，也即前5個inode 已經(jīng)被使用了；

  bit0：reserved，保留； bit1：指向根目錄'/' 的（根目錄文件時數(shù)據(jù)區(qū)的第一個文件）inode； bit2：指向 /dev_tty0 的inode； bit3：指向 /dev_tty1 的inode； bit4：指向 /dev_tty2 的inode；

  A3）： dev_tty[0,1,2] 三個文件稱為 字符設(shè)備特殊文件，暫且創(chuàng)建，后續(xù)可能使用；

3.3） sector-map開始于 0x9E0400（sector-map占用扇區(qū)數(shù)依據(jù)該硬盤總扇區(qū)數(shù)決定）：

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0x9E0400 -l 512 80m.img

• Analysis）
  A1）由 超級塊super block 可知，硬盤的扇區(qū)總數(shù)為 0x9D41 = 40257 sectors ；
  A2）又一個bit位映射一個扇區(qū)的使用情況（1已被使用，0未被使用） ，所以40257 /8 =5032（大約）Bytes = 大約10個扇區(qū)左右；
  A3）從上圖，我們看到，有2049個扇區(qū)被使用了；
  A4）又， 0x9E1800 - 0x9E0400 = 0x1400，所以中間的字節(jié)數(shù)=16^3 + 4*16^2=4096 + 1024 = 5120 bytes （約等于 5032bytes ，呵呵，大致正確啦）

3.4）inode-array開始于 0x9E1800（每個inode數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大小=32bytes）：

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0x9E1800 -l 512 80m.img

• Analysis）
  A1）這就是具體的inode 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息的存儲空間啦；
  A2）由圖，以及根目錄文件開始于 0xA01800，我們知道 0xA01800 - 0x9E1800 = 0x20000 = 2^17 bytes
  A3）又，每個inode=32bytes， 所以依據(jù)以上數(shù)據(jù)，算出實際的inode = 2^12 =2048 個inode = 2048個文件；

3.5）根目錄文件開始于 0xA01800（每個根目錄dir_entry數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大小為16 bytes）：

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0xA01800 -l 512 80m.img

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的建立文件系统的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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