May 2019. ICS2's lab
在此讨论，写下想法，记录进度。 最新的事项写在issues中。
讨论需知，评论的话用尖括号起头的引用块。
正在进行中，确定起始管理块的大小和位置。然后根据此定义一些宏来帮助编程。 如空闲块，inode块等的起始地址。根据块的偏移计算实际地址的宏函数等。
1
块的规格数值大致算好了
计算中有一处失误，就是$\alpha$的值，只计算了该填的stat的属性（见ppt和根目录下的test.c），未计算inode中应有的pointer
2
Inode的结构基本给出，但是大小需要控制 在Inode Structure部分给出
改进的建议：
inode_block 和 block_pointer可以用偏移地址来计算，在superblock中存放inode blocks和data blocks的起始地址（data block可以存分段地址），则Inode中的指针即相当于偏移量，这样可以减小Inode大小 经过分析，如下inode structure，short可以用于表示块偏移，则大大减小了inode的字节大小
希望ljt来做可视化的说明
ljt:好的
#define BLOCK_SIZE 4096
#define BLOCK_NUM 65536
#define DISK_SIZE (BLOCK_SIZE*BLOCK_NUM)
相应需求：
- 至少250MB的真实可用空间
- 至少支持32768个文件及目录
- 只需支持单个文件最大8MB，如果有能力可以支持更大的单文件大小（存在额外测试点）。
- 只需支持文件名最大长度为24字符，且同一目录下不存在名称相同的文件或目录。
$$have: \block\ id\ 65536 = 64 * 1024 = 64K\ storage\ size\block\ size\ 4096 B = 4 KB\ storage\ size \total\ size = 256 MB \need:\250M \ or \ 32768 * 8 \ MB = 256 \ MB \ blocks\ total\ size\manage\ block: 0 - 6MB \manage\ block: super\ block+map\ block+inode\ block \super\ block = 1\ blk \free\ block= \frac{252M}{4K} = 63K \free\ block\ bitmap = \frac{63K}{84K} = 2\ blk\inode\ bitmap = \frac{32768}{84K} = 1\ blk\ (wrong\ calc)\\ inode\ block = 32768 \alpha\ B = 32\alpha\ KB = 8*\alpha\ blk\ ,\ \alpha = 72 \ (wrong\ calc)\ inode\ per\ block = \frac{4096}{72} \approx 56 \ inode\ block = \frac{32768}{56} \approx 586\ manage\ blk = 586+1+2+1 = 590 \manage\ blk\ size = 590*4K \approx 2.3M$$
File System Map(similar to VSFS):
Super block \ inode map \ free data block map \
inode block \ data block
(i = sizeof(inode)) = 72
+-------+--------+--------+-----------+------------------+
| S:1db | im:1db | dm:2db | inode:8*i | data blocks |
+-------+--------+--------+-----------+------------------+
Total Size: 256MB
Manage Size: 2.3MB
Data Size: 250MB
Other Size: 3.7MB
super block：
函数原型：int fs_statfs (const char *path, struct statvfs *stat); 函数功能：查询文件系统整体的统计信息。
struct statvfs {
unsigned long f_bsize; //块大小
fsblkcnt_t f_blocks;//块数量
fsblkcnt_t f_bfree; //空闲块数量
fsblkcnt_t f_bavail;//可用块数量
fsfilcnt_t f_files; //文件节点数
fsfilcnt_t f_ffree; //空闲节点数
fsfilcnt_t f_favail;//可用节点数
unsigned long f_namemax;//文件名长度上限
};
需要支持文件最大为8MB，即为
方案1:
如果利用8B的指针来表示data block的地址，则一个data block中能够存放的data block指针数量为
方案2:
如果用偏移地址表示block pinter的地址：
假设：大部分文件都是小文件，大多为几十到几百KB，大文件为少数，故我们只用在inode设置少量indirect pointer或 double indirect pointer即可支持大文件。
不妨暂定为: (基于实现的具体功能来设计)
struct stat {
mode_t st_mode; //文件对应的模式
nlink_t st_nlink = 1;//文件的链接数
uid_t st_uid = getuid(); //文件所有者
gid_t st_gid = getgid(); //文件所有者的组
off_t st_size; //文件字节数
time_t st_atime;//被访问的时间
time_t st_mtime;//被修改的时间
time_t st_ctime;//状态改变时间
};
在inode中
st_nlink,st_uid,st_gid
原因：
只需支持单用户单线程访问，不必考虑权限问题；
并且没有link()
Struct Inode{
mode (read/write/executed)
size ?
atime,ctime,mtime
bitmap_for_pointer
blocks_pointer{
direct pointer: 12x
indirect pointer: 2x
double indirect pointer: 1x
} //我不喜欢套中套，代码写起来不方便。直接放外面就好
}
--------- size of inode ---------
#1
pointer size = 8B
pointers size: (d_ptr + id_ptr + dib_ptr)x8
total size = mode + size + atime + ctime + mtime +
(links_cnt) + inode_block + blocks_cnt + blocks_pointer
= char + size_t + time_t*3 + u_int*2 +
(int) + inode_block + int + blocks_pointer
=?
#2
ptr = short //用unsigned short，记录块偏移即可，实际使用是注意隐式类型转换
total size = mode_t + u_int + time_t*3 + u_short*2 + u_short*15
total size = 72
usage in functions:
atime(read/readdir/mkdir) mtime(write/mkdir) ctime(write/mkdir)
mode(open):判断用户是否有权限读/
采纳方案二，其中inode_block, blocks_cnt不太清楚为什么要记。
另外size的话有点疑问，应该是记录实际write了多少，而非记录用了多少块，可能需要计算，或者不计算。得权衡空间来考虑，暂时加入.
结论：上述inode中留下size和block_cnt
keep a size, and we should have little bitmap to point out whether the indirect or double indirect pointers have been used. Thus, we needn't to check whether the pointers're NULL. \
The bitmap for the pointers is [c][bb][aaaa] : in which a means the num of direct pointers, b means the num of the indirect pointers, and c the double indirect pointers. \
And because the align, the sizeof(inode) doesn't change. In fact, the total size of Inode is 67.
Description: 初始化文件系统，写入文件系统基本信息以及根目录“/”的信息。
Return: 正常返回0，否则返回-1
-
super block的空间十分充裕(4KB，我们可以用它存放我们所需要的一切辅助信息
-
文件系统的基本信息
- 覆盖fs_statfs函数需要得到的信息，即包含：块大小、块数量、空闲块数量、可用块数量、文件节点数、空闲节点数、可用节点数、文件名长度上限
- 包含inode map、data map、inodes blocks、data blocks的指针(disk_read和disk_write给出我们对虚拟块的读写是基于block id进行的，故这些指针其实也只是代表偏移量即可)
- 经过测试，statvfs结构体大小为112,其他地址均可用unsigned short存储，则super block占用空间为112+2*5=122B
-
super block结构
struct super_blk{ struct statvfs stat; //包含文件系统统计信息结构体 unsigned short root_i; //根目录的inode unsigned short imap_addr; //inode bitmap的基址 unsigned short inode_base_addr; //inodes的基址 unsigned short dbmap_addr; //data block bitmap的基址 unsigned short db_base_addr; //data blocks的基址 };结构示意图： struct u_short u_short u_short +----=----+------------+-------------====+------------------+ | statvfs | root inode | inodes map addr | inodes base addr | +-----=---+------------+------------====-+------------------+ 0 112 114 116 118 u_short u_short +-----=-------+--------------+------------------------------+ | db map addr | db base addr | empty ... | +-----=-------+--------------+------------------------------+ 118 120 122 4kBasic Information:
(1)block size, (2)block count(宏定义), (3)free block count, (4)available block count(=free block count), (5)inodes count, (6)free inodes count, (7)available inodes count(=free inodes count), (8)max filename length, (9)root dir inode_n
Helper:
inodes map addr, datablocks map addr, ... (暂时这样先)