xv6——文件系统：文件的申请释放与读写操作
作者：殷某人
更新时间：2022/07/10
数据结构
文件的内存中的定义
xv6中，文件是一个广义的概念， 它即可以是磁盘文件，也可以是管道。 数据结构定义如下：
struct file {
enum { FD_NONE, FD_PIPE, FD_INODE } type;
int ref; // reference count
char readable;
char writable;
struct pipe *pipe;
struct inode *ip;
uint off;
};
文件全局表
操作系统，最多可以同步打开的文件数据由fTable的规格决定的，当前xv6的数目为NFILE = 100;
struct {
struct spinlock lock;
struct file file[NFILE];
} ftable;
函数操作
文件全局表的初始化
- 唯一操作，就是初始化锁。
void
fileinit(void)
{
initlock(&ftable.lock, "ftable");
}
从文件全局表中申请一个文件对象
- 当一个文件对象的引用次数为空时，认为是空闲状态。
struct file*
filealloc(void)
{
struct file *f;
acquire(&ftable.lock);
for(f = ftable.file; f < ftable.file + NFILE; f++){
if(f->ref == 0){
f->ref = 1;
release(&ftable.lock);
return f;
}
}
release(&ftable.lock);
return 0;
}
增加文件对象的引用次数
struct file*
filedup(struct file *f)
{
acquire(&ftable.lock);
if(f->ref < 1)
panic("filedup");
f->ref++;
release(&ftable.lock);
return f;
}
关闭一个文件对象
- 对文件对象的引用次数减一操作。
- 当没有进程引用该文件对象时，把文件对象还给文件全局表，并且释放文件对象绑定的pipe或者inode.
void
fileclose(struct file *f)
{
struct file ff;
acquire(&ftable.lock);
if(f->ref < 1)
panic("fileclose");
if(--f->ref > 0){
release(&ftable.lock);
return;
}
ff = *f;
f->ref = 0;
f->type = FD_NONE;
release(&ftable.lock);
if(ff.type == FD_PIPE)
pipeclose(ff.pipe, ff.writable);
else if(ff.type == FD_INODE){
begin_op();
iput(ff.ip);
end_op();
}
}
读取文件对象的状态
- 只对文件类型为inode的对象有效，对管道无效。
int
filestat(struct file *f, struct stat *st)
{
if(f->type == FD_INODE){
ilock(f->ip);
stati(f->ip, st);
iunlock(f->ip);
return 0;
}
return -1;
}
读文件
- 如果文件是管道，通过管道读函数完成工作。
- 如果是inode, 调用 readi 函数完成工作。
int
fileread(struct file *f, char *addr, int n)
{
int r;
if(f->readable == 0)
return -1;
if(f->type == FD_PIPE)
return piperead(f->pipe, addr, n);
if(f->type == FD_INODE){
ilock(f->ip);
if((r = readi(f->ip, addr, f->off, n)) > 0)
f->off += r;
iunlock(f->ip);
return r;
}
panic("fileread");
}
写文件
- 代码实现中，对于写inode操作时，每一次写时， 有一个最大值。原因是： xv6的写磁盘操作是有log 日志机制的（用于crash时数据恢复）， log区的大小是有限的！
int
filewrite(struct file *f, char *addr, int n)
{
int r;
if(f->writable == 0)
return -1;
if(f->type == FD_PIPE)
return pipewrite(f->pipe, addr, n);
if(f->type == FD_INODE){
// write a few blocks at a time to avoid exceeding
// the maximum log transaction size, including
// i-node, indirect block, allocation blocks,
// and 2 blocks of slop for non-aligned writes.
// this really belongs lower down, since writei()
// might be writing a device like the console.
int max = ((MAXOPBLOCKS-1-1-2) / 2) * 512;
int i = 0;
while(i < n){
int n1 = n - i;
if(n1 > max)
n1 = max;
begin_op();
ilock(f->ip);
if ((r = writei(f->ip, addr + i, f->off, n1)) > 0)
f->off += r;
iunlock(f->ip);
end_op();
if(r < 0)
break;
if(r != n1)
panic("short filewrite");
i += r;
}
return i == n ? n : -1;
}
panic("filewrite");
}
