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# 基于简单文件系统（Simple File System）模拟环境，理解文件系统的基本实现
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## 面向文件系统的用户操作
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- mkdir() - 创建一个新目录
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- creat() - 创建一个空文件
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- open(), write(), close() - 对文件写一个数据buffer,注意常规文件的最大size是一个data block，所以第二次写（写文件的语义是在上次写的位置后再写一个data block）会报错（文件大小满了）。或者如果data block也满了，也会报错。
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- link() - 对文件创建一个硬链接（hard link）
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- unlink() - 对文件取消一个硬链接 (如果文件的链接数为0，则删除文件
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## disk filesystem的内部组织和关键数据结构
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### disk filesystem的内部组织
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- superblock : 可用inode数量，可用data block数量
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- inode bitmap ： inode的分配图（基于bitmap）
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- inodes ： inode的存储区域
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- data bitmap ： data block的分配图（基于bitmap）
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- data ： data block的存储区域
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> bitmap: 0表示inode/data block是free， 1表示inode/data block是allocated
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### 关键数据结构
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#### inode数据结构
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- inode : 包含3个fields, 用python list 表示
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- file type: f -> 常规文件：regular file, d -> 目录文件：directory
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- data block addr of file content: -1 -> file is empty
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- reference count: file/directory的引用计数
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> 比如 刚创建的一个空文件inode： `[f a:-1 r:1]`， 一个有1个硬链接的文件inode `[f a:10 r:2]`
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#### 数据块内容结构
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- 一般文件的内容的表示：只是包含单个字符的list，即占一个data block，比如`['a']`, `['b']` .....
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- 目录内容的表示： 多个两元组`（name, inode_number）`形成的list，比如， 根目录 `[(.,0) (..,0)]`， 或者包含了一个`'f'`文件的根目录[(.,0) (..,0) (f,1)] 。
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> 注意：一个目录的目录项的个数是有限的。 `block.maxUsed = 32`
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> 注意：data block的个数是有限的,为 fs.numData
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> 注意：inode的个数是有限的,为 fs.numInodes
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### 完整文件系统的例子
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fs.ibitmap: inode bitmap 11110000
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fs.inodes: [d a:0 r:5] [f a:1 r:1] [f a:-1 r:1] [d a:2 r:2] [] ...
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fs.dbitmap: data bitmap 11100000
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fs.data: [(.,0) (..,0) (y,1) (z,2) (x,3)] [u] [(.,3) (..,0)] [] ...
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> 此文件系统已使用8个inode空间, 8个data blocks. 其中，根目录包含5个目录项，`”.“，”..“，”y“，”z“，”x“`, ”y“是常规文件,并有文件内容，包含一个data block，文件内容为”u“。”z“是一个空的常规文件。”x“是一个目录文件，是空目录。
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### 辅助数据结构
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也可理解为内存中的文件系统相关数据结构
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- fs.files :当前文件系统中的常规文件list
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- fs.dirs : 当前文件系统中的目录文件list
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- fs.nameToInum ： 文件名:inode_num的对应关系
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## 文件系统执行流程
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### 文件系统初始化
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第一步：格式化sfs文件系统
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self.numInodes = numInodes
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self.numData = numData
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self.ibitmap = bitmap(self.numInodes)
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self.inodes = []
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for i in range(self.numInodes):
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self.inodes.append(inode())
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self.dbitmap = bitmap(self.numData)
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self.data = []
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for i in range(self.numData):
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self.data.append(block('free'))
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第二步：创建sfs文件系统的根目录
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self.ibitmap.markAllocated(self.ROOT)
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self.inodes[self.ROOT].setAll('d', 0, 2)
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self.dbitmap.markAllocated(self.ROOT)
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self.data[0].setType('d')
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self.data[0].addDirEntry('.', self.ROOT)
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self.data[0].addDirEntry('..', self.ROOT)
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第三步：在内存中保存相关数据
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self.files = []
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self.dirs = ['/']
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self.nameToInum = {'/':self.ROOT}
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第四步：随机生成文件相关的操作，改变sfs文件系统的内容
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- doAppend:
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- `fd=open(filename, O_WRONLY|O_APPEND); write(fd, buf, BLOCKSIZE); close(fd);`
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- doDelete:
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- `unlink()filename)`
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- doLink
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- `link()targetfile, sourcefile)`
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- doCreate
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- `create(filename)` OR `mkdir(dirname)`
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## 问题1：
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根据[sfs文件系统的状态变化信息](./sfs_states.txt)，给出具体的文件相关操作内容.
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## 问题2：
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在[sfs-homework.py 参考代码的基础上](https://github.com/chyyuu/ucore_lab/blob/master/related_info/lab8/sfs-homework.py)，实现 `writeFile, createFile, createLink, deleteFile`，使得你的实现能够达到与问题1的正确结果一致
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## 问题3：
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实现`soft link`机制，并设计测试用例说明你实现的正确性。
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