Nachos文件系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告

文獻(xiàn)系統(tǒng)實(shí)習(xí)匯報(bào)善良的大姐姐.5.3

目錄一：總體概述 3二：任務(wù)完畢狀況 3任務(wù)完畢列表（Y/N） 3詳細(xì)Exercise的完畢狀況 3三：碰到的困難以及處理措施 30內(nèi)容四：收獲及感想 31內(nèi)容五：對(duì)課程的意見(jiàn)和提議 31內(nèi)容六：參照文獻(xiàn) 31一：總體概述 Nachos系統(tǒng)模擬了一種簡(jiǎn)樸的文獻(xiàn)系統(tǒng)，其中包括磁盤，文獻(xiàn)目錄，空閑磁盤快分派表等，用于維護(hù)文獻(xiàn)的邏輯構(gòu)造與物理位置之間的映射關(guān)系。尚有對(duì)文獻(xiàn)的基本操作函數(shù)和數(shù)據(jù)構(gòu)造，如創(chuàng)立、刪除、讀取、寫入等。本實(shí)習(xí)但愿通過(guò)修改Nachos系統(tǒng)的底層源代碼，到達(dá)“完善文獻(xiàn)系統(tǒng)”的目的。二：任務(wù)完畢狀況任務(wù)完畢列表（Y/N）Exercise1Exercise2Exercise3Exercise4Exercise5Exercise6Exercise7ChallengeYesYesYesYesYesYesYesYes詳細(xì)Exercise的完畢狀況Exercise1：源代碼閱讀 任務(wù)：閱讀Nachos源代碼中與文獻(xiàn)系統(tǒng)有關(guān)的代碼，理解Nachos文獻(xiàn)系統(tǒng)的工作原理。 完畢狀況：Filesys.h(cc)概述：定義了一種filesystem類，包括了對(duì)文獻(xiàn)系統(tǒng)的初始化函數(shù)，以及若干個(gè)對(duì)文獻(xiàn)系統(tǒng)中某個(gè)文獻(xiàn)的操作的函數(shù)。在簡(jiǎn)介函數(shù)之前，先簡(jiǎn)介兩個(gè)以文獻(xiàn)形式存在的重要內(nèi)容：1）空閑磁盤塊分派表：以文獻(xiàn)的形式存儲(chǔ)，頭文獻(xiàn)位于文獻(xiàn)目錄的第0項(xiàng)。是由bitmap類生成的。每一種bit對(duì)應(yīng)于磁盤中的一種塊的使用狀況，0表達(dá)空閑，1表達(dá)已使用。2）文獻(xiàn)目錄：以文獻(xiàn)的形式存儲(chǔ)，頭文獻(xiàn)位于文獻(xiàn)目錄的第1項(xiàng)。是由directory類（之后會(huì)簡(jiǎn)介）生成的。directory的項(xiàng)是<name,sector>的對(duì)子，用于文獻(xiàn)名－>磁盤塊的索引。找到的是文獻(xiàn)頭部所在磁盤塊。接下來(lái)簡(jiǎn)介函數(shù)：函數(shù)名稱重要功能filesystem構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)立或者載入一種文獻(xiàn)系統(tǒng)解釋：傳入一種bool型參數(shù)format，當(dāng)format為true時(shí)會(huì)初始化filesystem（相稱于格式化了文獻(xiàn)系統(tǒng)），使用新的空閑磁盤塊分派表以及新的文獻(xiàn)目錄。否則僅僅載入本來(lái)存在的空閑磁盤塊分派表以及文獻(xiàn)目錄。filesystemcreate函數(shù)在文獻(xiàn)系統(tǒng)中創(chuàng)立文獻(xiàn)解釋：參數(shù)為文獻(xiàn)名和初始長(zhǎng)度。1）從磁盤載入空閑磁盤塊分派表文獻(xiàn)和文獻(xiàn)目錄文獻(xiàn)（通過(guò)bitmap和directory的fetchfrom（sector）實(shí)現(xiàn)）2）為新文獻(xiàn)創(chuàng)立文獻(xiàn)頭部（filehdr）：找到一種空閑磁盤塊（通過(guò)bitmap的find函數(shù)實(shí)現(xiàn)，返回空閑磁盤塊的sector號(hào)）；將頭文獻(xiàn)信息寫入目錄文獻(xiàn)（通過(guò)directory的add(name,sector)函數(shù)實(shí)現(xiàn)）；3）將文獻(xiàn)塊的信息寫入文獻(xiàn)頭部：文獻(xiàn)被切提成若干個(gè)文獻(xiàn)塊，并在文獻(xiàn)頭部記錄每個(gè)文獻(xiàn)塊位于磁盤的哪個(gè)sector（通過(guò)filehdr的allocate(bitmap,initialSize)實(shí)現(xiàn)）4）將更新了的空閑磁盤塊分派表文獻(xiàn)和文獻(xiàn)目錄文獻(xiàn)寫回磁盤（通過(guò)bitmap和directory的writeback（sector）實(shí)現(xiàn)）filesystemopen函數(shù)在文獻(xiàn)系統(tǒng)中打開(kāi)文獻(xiàn)解釋：參數(shù)為文獻(xiàn)名。1）從磁盤載入文獻(xiàn)目錄文獻(xiàn)2）在文獻(xiàn)目錄中，通過(guò)文獻(xiàn)名，查找文獻(xiàn)頭部對(duì)應(yīng)的磁盤號(hào)（通過(guò)directory的find（name）實(shí)現(xiàn)）3）假如存在，打開(kāi)文獻(xiàn)頭部，并返回一種openfile類的指針（通過(guò)new一種openfile類實(shí)現(xiàn)）filesystemremove函數(shù)在文獻(xiàn)系統(tǒng)中移除文獻(xiàn)解釋：參數(shù)為文獻(xiàn)名。1）從磁盤載入空閑磁盤塊分派表文獻(xiàn)和文獻(xiàn)目錄文獻(xiàn)2）將文獻(xiàn)塊從磁盤中移除（通過(guò)filehdr的deallocate（bitmap）函數(shù)實(shí)現(xiàn)）3）將文獻(xiàn)頭部從磁盤中移除（通過(guò)bitmap的clear（頭部sector）實(shí)現(xiàn)）4）將文獻(xiàn)從文獻(xiàn)目錄中移除（即清除<文獻(xiàn)名，文獻(xiàn)頭部sector>的對(duì)子）（通過(guò)directory的remove（name）函數(shù)實(shí)現(xiàn)）5）將更新了的空閑磁盤塊分派表文獻(xiàn)和文獻(xiàn)目錄文獻(xiàn)寫回磁盤filesystemlist，print函數(shù)打印文獻(xiàn)系統(tǒng)信息解釋：打印文獻(xiàn)系統(tǒng)的有關(guān)信息，包括磁盤塊分派狀況，文獻(xiàn)目錄狀況，以及存在的文獻(xiàn)的詳細(xì)狀況等。詳細(xì)細(xì)節(jié)略。Filehdr.h(cc)概述：定義了一種fileheader類，模擬文獻(xiàn)頭部。私有變量包括文獻(xiàn)長(zhǎng)度，文獻(xiàn)占用的磁盤塊個(gè)數(shù)，<文獻(xiàn)塊，磁盤塊>對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)組。以及對(duì)文獻(xiàn)塊的分派，回收等函數(shù)。由于目前只支持定長(zhǎng)文獻(xiàn)，因此文獻(xiàn)的信息在初始化的時(shí)候就確定了，文獻(xiàn)頭的信息在文獻(xiàn)使用過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變化，類似于只讀。 函數(shù)簡(jiǎn)介：函數(shù)名稱重要功能filehdrallocate函數(shù)為文獻(xiàn)塊分派磁盤塊解釋：參數(shù)為空閑磁盤塊分派表指針，和文獻(xiàn)長(zhǎng)度。1）更新私有變量：文獻(xiàn)長(zhǎng)度和文獻(xiàn)占用的磁盤塊個(gè)數(shù)（通過(guò)文獻(xiàn)長(zhǎng)度／一種磁盤塊大小）實(shí)現(xiàn)2）為文獻(xiàn)塊分派對(duì)應(yīng)的磁盤塊。（通過(guò)bitmap的find函數(shù)實(shí)現(xiàn)）——注意：此時(shí)磁盤塊僅僅是分派了，不過(guò)并沒(méi)將文獻(xiàn)寫入。filehdrdeallocate函數(shù)將分派的磁盤塊回收解釋：參數(shù)為空閑磁盤塊分派表指針1）for循環(huán)，將<文獻(xiàn)塊，磁盤塊>對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)組中，每個(gè)文獻(xiàn)塊對(duì)應(yīng)的磁盤塊的占用標(biāo)識(shí)清除（通過(guò)bitmap的clear函數(shù)實(shí)現(xiàn)）filehdrfetchfrom函數(shù)從磁盤中載入一種文獻(xiàn)頭部解釋：參數(shù)為要載入的磁盤塊的sector號(hào)調(diào)用synchdick的readsector函數(shù)，將sector對(duì)應(yīng)的磁盤塊內(nèi)容讀入，覆蓋自己（類似于構(gòu)造函數(shù)）filehdrwriteback函數(shù)將目前文獻(xiàn)頭部寫回磁盤解釋：和fetchfrom執(zhí)行相反操作。filehdrbytetosector函數(shù)讀入文獻(xiàn)中偏移為offset的位置的磁盤塊解釋：參數(shù)為偏移量1）計(jì)算出偏移量對(duì)應(yīng)的文獻(xiàn)塊2）通過(guò)私有變量數(shù)組，找到文獻(xiàn)塊對(duì)應(yīng)的磁盤塊3）返回磁盤塊的磁盤號(hào)filehdrfilelength函數(shù)——返回文獻(xiàn)大小fielderprint函數(shù)打印文獻(xiàn)頭部信息Directory.h(cc)概述：定義了兩個(gè)類，一種是directoryentry類，一種是directory類。directoryentry類是做<文獻(xiàn)名，磁盤號(hào)>，以及一種標(biāo)識(shí)位，標(biāo)志目前entry與否被使用了（注意！這里與filehdr里的<文獻(xiàn)塊，磁盤塊>數(shù)組不一樣，filehdr里是某個(gè)文獻(xiàn)所有內(nèi)容所映射的磁盤塊，directoryentry中時(shí)某個(gè)文獻(xiàn)的文獻(xiàn)頭部映射的磁盤塊）。directory類模擬文獻(xiàn)目錄。私有變量包括entry數(shù)量和一種directoryentry的entry數(shù)組。目前只實(shí)現(xiàn)了一級(jí)目錄索引，最多只支持10個(gè)文獻(xiàn)頭部的寄存。函數(shù)簡(jiǎn)介：函數(shù)名稱重要功能directory構(gòu)造函數(shù)初始化私有變量（在概述中簡(jiǎn)介了）解釋：初始化entry數(shù)組，以及將數(shù)組中的每個(gè)entry的標(biāo)識(shí)位設(shè)為false（未使用）directoryfetchfrom函數(shù)從文獻(xiàn)目錄文獻(xiàn)中載入directory解釋：參數(shù)為openfile。調(diào)用openfile的readat函數(shù)，將文獻(xiàn)目錄文獻(xiàn)的內(nèi)容覆蓋自己（類似于構(gòu)造函數(shù)）directorywriteback函數(shù)將目前文獻(xiàn)目錄寫回目錄文獻(xiàn)解釋：參數(shù)為openfile。調(diào)用openfile的writeat函數(shù)，將目前directory寫回目錄文獻(xiàn)directoryfindindex＋find函數(shù)在entry數(shù)組中查找名字對(duì)應(yīng)的文獻(xiàn)頭部磁盤塊解釋：參數(shù)為文獻(xiàn)名for循環(huán)比對(duì)。并返回磁盤塊的磁盤號(hào)。找不到返回－1directoryadd函數(shù)將一種<文獻(xiàn)名，文獻(xiàn)頭部磁盤塊的磁盤號(hào)>的條目加入entry數(shù)組中解釋：參數(shù)為文獻(xiàn)名，文獻(xiàn)頭部磁盤塊的磁盤號(hào)。注意修改entry的標(biāo)識(shí)位。directoryremove函數(shù)和add執(zhí)行相反功能。directorylist，print函數(shù)打印directory的信息Openfile.h(cc)概述：定義了一種Openfile類，用于對(duì)文獻(xiàn)執(zhí)行基本操作：讀和寫。私有變量為文獻(xiàn)頭部的指針，以及目前文獻(xiàn)的光標(biāo)位置。函數(shù)簡(jiǎn)介：函數(shù)名稱重要功能Openfile構(gòu)造函數(shù)初始化私有變量解釋：參數(shù)為文獻(xiàn)頭部的磁盤塊號(hào)文獻(xiàn)頭部的指針通過(guò)filehdr->fetchfrom(sector)函數(shù)載入磁盤內(nèi)容；設(shè)置初始光標(biāo)位置為0Openfileseek函數(shù)將目前光標(biāo)位置設(shè)置為傳入的參數(shù)Openfileread函數(shù)讀入若干個(gè)字節(jié)到一種數(shù)組里解釋：參數(shù)為返回的內(nèi)容數(shù)組，和需讀入的字節(jié)數(shù)。調(diào)用readAt(buffer,字節(jié)數(shù)，目前光標(biāo)位置)讀入若干字節(jié)到buffer當(dāng)中；更新光標(biāo)位置；返回內(nèi)容數(shù)組Openfilewrite函數(shù)寫入若干字節(jié)到磁盤中解釋：參數(shù)為需寫入的內(nèi)容數(shù)組，和寫入的字節(jié)數(shù)環(huán)節(jié)同read函數(shù)，只是將readAt變成了writeAt.OpenfilereadAt函數(shù)從目前光標(biāo)位置讀入若干字節(jié)到一種數(shù)組當(dāng)中解釋：參數(shù)為返回?cái)?shù)組，字節(jié)數(shù)以及目前光標(biāo)位置。獲取文獻(xiàn)長(zhǎng)度（通過(guò)filehdr->filelength函數(shù)實(shí)現(xiàn)）確定目前光標(biāo)位置所在的文獻(xiàn)塊（通過(guò)“光標(biāo)位置/一種sector的大小”向上取整實(shí)現(xiàn)）確定需讀入的最終一種字節(jié)所在的文獻(xiàn)塊（通過(guò)“光標(biāo)位置+讀入字節(jié)/一種sector的大小”向上取整實(shí)現(xiàn)）計(jì)算一共需要訪問(wèn)的磁盤快個(gè)數(shù)（通過(guò)2）3）步做差實(shí)現(xiàn)）將文獻(xiàn)塊對(duì)應(yīng)的磁盤塊內(nèi)容讀入數(shù)組當(dāng)中（通過(guò)私有變量文獻(xiàn)頭部的bytetosector函數(shù)，得到文獻(xiàn)塊-磁盤快的映射）將真正需要的字節(jié)從數(shù)組當(dāng)中取出（由于實(shí)際上所需要的字節(jié)不一定位于塊的頭，也許要從某個(gè)中間位置截?cái)啵﹫D解釋：OpenfilewriteAt函數(shù)從目前光標(biāo)位置開(kāi)始寫入若干字節(jié)解釋：操作環(huán)節(jié)基本同上。Openfilelength函數(shù)獲取文獻(xiàn)長(zhǎng)度解釋：通過(guò)私有變量文獻(xiàn)頭部的filelength函數(shù)獲得。Bitmap.h(cc)概述：在上個(gè)lab的試驗(yàn)匯報(bào)中已經(jīng)簡(jiǎn)介過(guò)了。在這次lab中，bitmap作為空閑磁盤塊分派表，以文獻(xiàn)的形式寄存。每一種bit標(biāo)志了磁盤中某個(gè)塊目前的狀況。此外，還可以使用bitmap的函數(shù)，到達(dá)模擬對(duì)磁盤的管理功能。如變化某個(gè)bit為0或者1，或是尋找為0的bit（即空閑的磁盤快）等。Exercise2:擴(kuò)展文獻(xiàn)屬性 任務(wù)：增長(zhǎng)文獻(xiàn)描述信息，如“類型”、“創(chuàng)立時(shí)間”、“上次訪問(wèn)時(shí)間”、“上次修改時(shí)間”、“途徑”等等。嘗試突破文獻(xiàn)名長(zhǎng)度的限制。 完畢狀況： 考慮：對(duì)于文獻(xiàn)描述信息，可以在fileheader中加入，也可以在directory中加入。但考慮到假如都在fileheader中加入，會(huì)使得文獻(xiàn)系統(tǒng)中最大文獻(xiàn)長(zhǎng)度急劇縮水（由于fileheader的文獻(xiàn)塊-磁盤快的映射對(duì)數(shù)量減少），因此，文獻(xiàn)類型和途徑，在directoryentry中實(shí)現(xiàn)（實(shí)際上，也是出于對(duì)于ex4的考慮），三個(gè)時(shí)間在fileheader類中實(shí)現(xiàn)。 增長(zhǎng)的描述信息簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介文獻(xiàn)類型1）在directoryEntry中加入。僅僅辨別文獻(xiàn)和文獻(xiàn)夾（文獻(xiàn)為0，文獻(xiàn)夾為1）2）初始化位置：directory::add途徑1）在directoryEntry中加入。2）修改本來(lái)最大長(zhǎng)度為9的name變兩個(gè)，char型數(shù)組為char*3）認(rèn)為這個(gè)途徑為文獻(xiàn)的絕對(duì)途徑（從root開(kāi)始算起，為之后ex4做準(zhǔn)備）4）初始化位置：directory::add創(chuàng)立時(shí)間在filehdr中加入，char變量，配合著兩個(gè)函數(shù)：設(shè)置時(shí)間和獲取時(shí)間函數(shù)。在函數(shù)體內(nèi)，使用linux系統(tǒng)函數(shù)獲取目前時(shí)間，并存入字符數(shù)組當(dāng)中。在filesystem::create函數(shù)中調(diào)用設(shè)置時(shí)間函數(shù)。上次訪問(wèn)時(shí)間同上1）在openfile::read/write函數(shù)中調(diào)用設(shè)置時(shí)間函數(shù)，并且注意及時(shí)將文獻(xiàn)頭部指針寫回磁盤（由于更新了文獻(xiàn)頭部中的私有變量，并且原先沒(méi)有寫回文獻(xiàn)頭部這個(gè)操作）上次修改時(shí)間同上1）在openfile::write函數(shù)中調(diào)用設(shè)置時(shí)間函數(shù)，并且注意及時(shí)將文獻(xiàn)頭部指針寫回磁盤補(bǔ)充：注意修改filehdr.h中有關(guān)NumDirect的宏定義，因此此時(shí)多占用了3*25（每個(gè)時(shí)間為25個(gè)byte）個(gè)byte。目前文獻(xiàn)實(shí)際能用扇區(qū)：(128-75)/4*128=11*128=1,408byteOpenfile中新增了一種私有變量，用于記錄對(duì)應(yīng)的文獻(xiàn)頭部的磁盤塊號(hào)，以便文獻(xiàn)頭部的寫回。Fileheader::findindex函數(shù)，注意不合用strncmp，改為strcmp。（由于此時(shí)長(zhǎng)度不確定了）測(cè)試截圖：測(cè)試函數(shù)為：ftest.cc，修改文獻(xiàn)大小為50，使得其測(cè)試剛好為5次write，5次read。并且還測(cè)試了關(guān)閉nachos系統(tǒng)，但不格式化文獻(xiàn)系統(tǒng)，重新載入之后的狀況。寫操作之前要讀。寫操作之前要讀。時(shí)間和內(nèi)容都是上圖操作之后獲得的。實(shí)際上，假如采用char*作為記錄名字的方式，在重啟了nachos系統(tǒng)之后，指針就已經(jīng)亂飄了。因此輸出的名字不對(duì)的。時(shí)間和內(nèi)容都是上圖操作之后獲得的。實(shí)際上，假如采用char*作為記錄名字的方式，在重啟了nachos系統(tǒng)之后，指針就已經(jīng)亂飄了。因此輸出的名字不對(duì)的。Exercise3:擴(kuò)展文獻(xiàn)長(zhǎng)度 任務(wù)：改直接索引為間接索引，以突破文獻(xiàn)長(zhǎng)度不能超過(guò)4KB的限制。 完畢狀況： 概述：將本來(lái)的11個(gè)（之前有計(jì)算過(guò)）直接索引，拆成6個(gè)直接索引，5個(gè)二級(jí)索引。于是一種文獻(xiàn)最多可以對(duì)應(yīng)的磁盤塊數(shù)量：5*（128/4）+6=166。其中128為一種sector的byte大小，4byte一種二級(jí)索引號(hào)。 圖解釋直接索引和二級(jí)索引：修改部分簡(jiǎn)樸解釋Fileheader的宏定義Fileheaderallocate函數(shù)計(jì)算出文獻(xiàn)總共需要多少個(gè)磁盤塊假如需要的數(shù)量不不小于直接索引，直接用freemap分派即可否則，先分派了所有的直接索引，然后計(jì)算剩余量對(duì)于剩余量，先用freemap分派一種磁盤塊給二級(jí)目錄，然后按照32（一種二級(jí)目錄最多容納32個(gè)索引）為單位，調(diào)用freemap分派空閑塊之后，將得到的<文獻(xiàn)塊，磁盤塊>映射數(shù)組通過(guò)synchdick的writesector函數(shù)，寫回二級(jí)目錄所在的磁盤塊。Fileheaderdeallocate函數(shù)先釋放直接索引的磁盤塊假如使用了二級(jí)索引，先通過(guò)synchdick的readsector函數(shù)，將二級(jí)目錄所在的磁盤塊讀入，然后逐一釋放，最終再釋放目前的二級(jí)索引（和allocate函數(shù)剛好是相反操作）Fileheaderbytetosector函數(shù)操作過(guò)程類似上面，相比于原先，假如需要二級(jí)索引，需要將偏移量先扣除了直接索引的部分，以及二級(jí)索引自身，再?gòu)亩?jí)目錄中找到對(duì)應(yīng)文獻(xiàn)塊，進(jìn)而找到磁盤塊。 測(cè)試成果：logex3.txtExercise4:實(shí)現(xiàn)多級(jí)目錄 任務(wù)：如題。 完畢狀況： 概述：為了實(shí)現(xiàn)多級(jí)目錄，需要有措施找到每個(gè)目錄。于是想到根據(jù)絕對(duì)途徑進(jìn)行層級(jí)劃分。第一級(jí)目錄對(duì)應(yīng)的絕對(duì)途徑是root，第二級(jí)目錄對(duì)應(yīng)的絕對(duì)途徑是root/A，以此類推。輕易想到，每個(gè)絕對(duì)途徑的上一層，也就是其父節(jié)點(diǎn)，實(shí)際上就是文獻(xiàn)的相對(duì)途徑。 因此，我們需要兩個(gè)變量共同完畢多級(jí)目錄的索引：絕對(duì)途徑和相對(duì)途徑。由于絕對(duì)途徑在ex2中已經(jīng)存在name變量中了，我們只需做簡(jiǎn)樸的字符串掃描工作，就可以得到文獻(xiàn)的相對(duì)途徑。 關(guān)鍵函數(shù)簡(jiǎn)介： 對(duì)于多級(jí)目錄的實(shí)現(xiàn)，最關(guān)鍵的就是可以在這個(gè)目錄樹(shù)中找到對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)。函數(shù)名稱重要功能Directory::Getcorrectdirsector(name)在多級(jí)目錄中找到name對(duì)應(yīng)的目錄項(xiàng)所在的相對(duì)途徑，返回值為相對(duì)途徑所在的磁盤塊號(hào)（如：假如對(duì)應(yīng)的目錄項(xiàng)為root/A/B，則需要找到root/A所在的磁盤塊號(hào)）解釋：將傳入的名字參數(shù)（也就是絕對(duì)途徑，如root/A/B）解析，得到相對(duì)途徑（即文獻(xiàn)所在的上層目錄，即root/A）代碼如下：判斷相對(duì)途徑與否是根目錄（root），假如是，返回1（根目錄的磁盤塊編號(hào)為1）否則，將相對(duì)途徑與目前目錄文獻(xiàn)存儲(chǔ)的目錄項(xiàng)的絕對(duì)途徑進(jìn)行比對(duì)，試圖尋找可匹配項(xiàng)（如，root/A/B的相對(duì)途徑為root/A，根目錄文獻(xiàn)中存在絕對(duì)途徑為root/A的一項(xiàng)，于是可以懂得，此時(shí)返回root/A所在的磁盤塊號(hào)即可），假如存在，返回所在的磁盤塊號(hào)否則，for循環(huán)目前目錄文獻(xiàn)的目錄項(xiàng)table，假如目錄項(xiàng)使用了（inuse=true）并且目錄項(xiàng)存儲(chǔ)的文獻(xiàn)的文獻(xiàn)類型為文獻(xiàn)夾（ex2中設(shè)置的filetype在此處派上用場(chǎng)），則載入這個(gè)目錄文獻(xiàn)，并且調(diào)用getcorrectdirsector，遞歸尋找。假如最終找不到，返回-1 改動(dòng)部分：改動(dòng)函數(shù)Directory::add函數(shù)：增長(zhǎng)一種參數(shù)——文獻(xiàn)類型。0為文獻(xiàn)，1為文獻(xiàn)夾。（table中已經(jīng)有這個(gè)條目了，在ex2中創(chuàng)立的）Filesys::create函數(shù)：參數(shù)沒(méi)變，但規(guī)定，initialsize假如傳入-1，代表create的文獻(xiàn)的文獻(xiàn)類型為文獻(xiàn)夾。載入了根目錄文獻(xiàn)后，調(diào)用getcorrectdirsector函數(shù)，獲得文獻(xiàn)相對(duì)途徑的文獻(xiàn)頭部所在的磁盤塊號(hào)假如不是根目錄文獻(xiàn)的磁盤塊號(hào)（即2）中返回值≠1），意味著我們要載入另一種目錄文獻(xiàn)：通過(guò)返回的磁盤塊號(hào)，先用openfile打開(kāi)文獻(xiàn)，然后用directory的fetchfrom函數(shù)，覆蓋本來(lái)的directory指針。在目前目錄文獻(xiàn)中尋找，要?jiǎng)?chuàng)立的文獻(xiàn)與否已經(jīng)存在（directory->find(name)函數(shù)）。假如不存在，證明可以create.載入freemap文獻(xiàn)，先為文獻(xiàn)頭部分派空閑磁盤塊。（freemap->find()實(shí)現(xiàn)）分派成功后，將<文獻(xiàn)名，文獻(xiàn)頭部所在磁盤塊號(hào)>條目加入目前目錄文獻(xiàn)中(directory->add(name,sector,filetype)實(shí)現(xiàn))創(chuàng)立文獻(xiàn)頭部，用文獻(xiàn)頭部為文獻(xiàn)塊映射磁盤塊（hdr->allocate(freemap,size)實(shí)現(xiàn)。其中，假如是創(chuàng)立文獻(xiàn)，則size=initialsize，假如是創(chuàng)立文獻(xiàn)夾，則size=DirectoryFileSize宏），并將映射成果寫回磁盤（hdr->writeback(sector)實(shí)現(xiàn)）接下來(lái)要寫回目錄文獻(xiàn)了：一定要注意，假如目前是在根目錄文獻(xiàn)，則寫回的是directoryFile，假如不是，則寫回的是剛剛新創(chuàng)立的Openfile最終，假如創(chuàng)立的是文獻(xiàn)夾，則需要預(yù)先新生成一種directory給它。鑒于這部分比較難以描述清晰，代碼如下：Filesys::open函數(shù)：載入了根目錄文獻(xiàn)后，調(diào)用getcorrectdirsector函數(shù)，獲得文獻(xiàn)相對(duì)途徑的文獻(xiàn)頭部所在的磁盤塊號(hào)假如不是根目錄文獻(xiàn)的磁盤塊號(hào)（即2）中返回值≠1），意味著我們要載入另一種目錄文獻(xiàn)：通過(guò)返回的磁盤塊號(hào)，先用openfile打開(kāi)文獻(xiàn)，然后用directory的fetchfrom函數(shù)，覆蓋本來(lái)的directory指針。在目前目錄文獻(xiàn)中尋找，要打開(kāi)的文獻(xiàn)與否存在（directory->find(name)函數(shù)）。假如存在，用find函數(shù)返回的sector號(hào)打開(kāi)文獻(xiàn)，返回openfile指針。Filesys::remove函數(shù)：和create函數(shù)類似。但要注意，假如刪除的是文獻(xiàn)夾，需要遍歷一遍文獻(xiàn)夾目錄文獻(xiàn)下的所有結(jié)點(diǎn)，將它們一并刪除。補(bǔ)充：1）實(shí)際上，directory中的函數(shù)，不需要考慮遞歸尋找之類的問(wèn)題。由于這一切在filesys的函數(shù)里已經(jīng)做了，通過(guò)getcorrectdirsector，配合打開(kāi)新的目錄文獻(xiàn)，之后只要調(diào)用新的目錄文獻(xiàn)的directory措施，就可以了。 測(cè)試截圖：測(cè)試函數(shù)截圖：測(cè)試的截圖這里是注釋掉的。測(cè)試的截圖這里是注釋掉的。測(cè)試成果截圖同上為文獻(xiàn)內(nèi)容分派磁盤塊打印根目錄信息，并且為文獻(xiàn)頭部分派磁盤塊打開(kāi)失敗，同上為文獻(xiàn)內(nèi)容分派磁盤塊打印根目錄信息，并且為文獻(xiàn)頭部分派磁盤塊打開(kāi)失敗，創(chuàng)立文獻(xiàn)：找到相對(duì)途徑位于sector1（即根目錄）試圖打開(kāi)文獻(xiàn)這里即：getcorrectdirsector中這里即：getcorrectdirsector中，遞歸尋找相對(duì)途徑的部分。Exercise5:動(dòng)態(tài)調(diào)整文獻(xiàn)長(zhǎng)度 任務(wù)：對(duì)文獻(xiàn)的創(chuàng)立操作和寫入操作進(jìn)行合適修改，以使其符合實(shí)習(xí)規(guī)定。 完畢狀況： 概述：由于我們?cè)趀x3中實(shí)現(xiàn)了多級(jí)索引，因此在動(dòng)態(tài)調(diào)整文獻(xiàn)長(zhǎng)度部分，最關(guān)鍵的問(wèn)題，就是要對(duì)擴(kuò)展的長(zhǎng)度占據(jù)的磁盤塊數(shù)量做考察，分類討論。 關(guān)鍵函數(shù)簡(jiǎn)介：函數(shù)名稱重要功能Filehdr::extendallocate(bitmap,filesize)為擴(kuò)展的filesize個(gè)byte，使用bitmap，分派磁盤塊。解釋：計(jì)算出需要幾種磁盤塊，本來(lái)用了幾種磁盤塊更新fileheader的私有變量：文獻(xiàn)字節(jié)總數(shù)和共占用幾種磁盤塊（一定要注意更新！否則在readAt和writeAt部分會(huì)出問(wèn)題的）分類討論：假如擴(kuò)展的磁盤塊仍不不小于直接索引：直接用bitmap分派即可。假如擴(kuò)展的磁盤塊位于直接索引和二級(jí)索引之間：先分派完直接索引部分，然后用for循環(huán)：先為二級(jí)索引分派一種磁盤塊，然后在二級(jí)索引對(duì)應(yīng)的table中，分派磁盤塊（最多32個(gè)）假如擴(kuò)展的磁盤塊僅位于二級(jí)索引：先判斷本來(lái)的二級(jí)索引對(duì)應(yīng)的table使用完了沒(méi)，假如沒(méi)用完，先寫完剩余的，再新分派下一種二級(jí)索引及table.記得調(diào)用synchdisk->writesector，將修改的部分寫回磁盤。代碼如下：補(bǔ)充：實(shí)際上，代碼中開(kāi)頭紅框部分非常重要……不輕易想到。不過(guò)在我調(diào)試writeAt的時(shí)候，才注意到的。就是，假如擴(kuò)展的字節(jié)并沒(méi)有超過(guò)本來(lái)分派的磁盤塊，那么就可以直接返回true了。而不是再分派一種新的sector。這會(huì)導(dǎo)致寄存的不持續(xù)。 改動(dòng)部分：改動(dòng)/增長(zhǎng)函數(shù)增長(zhǎng)：filesys::extendFile(openfile指針，擴(kuò)展長(zhǎng)度)解釋：由于關(guān)鍵函數(shù)extendallocate需要參數(shù)freemap，因此考慮在filesys文獻(xiàn)中調(diào)用extendallocate?？紤]到這個(gè)函數(shù)之后會(huì)被openfile的writeAt函數(shù)調(diào)用，因此設(shè)置其中一種參數(shù)為openfile指針。載入freemap。調(diào)用openfile->私有變量：文獻(xiàn)頭部指針->extendallocate(freemap,擴(kuò)展長(zhǎng)度)假如擴(kuò)展成功（返回值為true），將freemap的改動(dòng)寫回磁盤文獻(xiàn)（freemap->writeback）。一定要記得寫回，否則擴(kuò)展部分主線沒(méi)有成功分派?。⌒薷模簅penfile::writeAt函數(shù)解釋：在判斷position+numBytes與否不小于fileLength的時(shí)候，假如不小于，不是直接返回失敗，而是調(diào)用filesystem->extendFile(this,擴(kuò)展長(zhǎng)度)增長(zhǎng)的部分代碼如下： 測(cè)試截圖：A． 測(cè)試了動(dòng)態(tài)擴(kuò)展文獻(xiàn)的對(duì)的性：測(cè)試函數(shù)：修改數(shù)字，使得分類討論的三種狀況都能測(cè)試到修改數(shù)字，使得分類討論的三種狀況都能測(cè)試到。 測(cè)試成果：只需要一級(jí)索引只需要一級(jí)索引。只需要一級(jí)索引。需要一級(jí)索引及二級(jí)索引需要一級(jí)索引和二級(jí)索引需要一級(jí)索引和二級(jí)索引只需要二級(jí)索引只需要二級(jí)索引只需要二級(jí)索引B． 測(cè)試了writeAt的對(duì)的性 測(cè)試函數(shù)：試圖寫入一種文獻(xiàn)初始長(zhǎng)度為0的文獻(xiàn)，需要寫5次。 測(cè)試截圖：Exercise6:源代碼閱讀 任務(wù)a：閱讀Nachos源代碼中與異步磁盤有關(guān)的代碼，理解Nachos系統(tǒng)中異步訪問(wèn)模擬磁盤的工作原理。filesys/synchdisk.h和filesys/synchdisk.cc 完畢狀況： 概述：synchdisk是將對(duì)磁盤的訪問(wèn)包裝成了互斥訪問(wèn)形式。通過(guò)一把鎖，實(shí)現(xiàn)線程之間對(duì)磁盤的讀或者寫（單位為一種磁盤塊）是互斥進(jìn)行的。通過(guò)一種信號(hào)量，實(shí)現(xiàn)當(dāng)一種線程完畢讀/寫操作之后，可以產(chǎn)生一種中斷，中斷調(diào)用的函數(shù)將信號(hào)量釋放，從而使得其中一種在等待的線程可以執(zhí)行操作。任務(wù)b：運(yùn)用異步訪問(wèn)模擬磁盤的工作原理，在ClassConsole的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)ClassSynchConsole。完畢狀況：類似于synchdisk，通過(guò)鎖，實(shí)現(xiàn)讀字符和輸出字符的互斥性。關(guān)鍵部分如圖所示：相稱于是將本來(lái)的console做了互斥包裝，類似于對(duì)disk做互斥包裝的synchdisk同樣。測(cè)試函數(shù)略。Exercise7:實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)系統(tǒng)的同步互斥訪問(wèn)機(jī)制 任務(wù)a：一種文獻(xiàn)可以同步被多種線程訪問(wèn)。且每個(gè)線程獨(dú)自打開(kāi)文獻(xiàn)，獨(dú)自擁有一種目前文獻(xiàn)訪問(wèn)位置，彼此間不會(huì)互相干擾。 完畢狀況： 概述：由于openfile類中，私有變量包括里的seekposition，即光標(biāo)位置，因此每個(gè)線程擁有自己的Openfile指針，也就可以獨(dú)立訪問(wèn)文獻(xiàn)了。由于目前還沒(méi)能讓寫和讀互斥，因此測(cè)試僅僅測(cè)試多種線程同步讀取同個(gè)文獻(xiàn)。 測(cè)試截圖： 測(cè)試函數(shù)：Main函數(shù)線程和fork出來(lái)的線程，同步對(duì)”root/A”文獻(xiàn)進(jìn)行20字節(jié)的讀取。 測(cè)試成果:Main函數(shù)先讀了20byteThread2再讀20byte.彼此不沖突。Main函數(shù)先讀了20byteThread2再讀20byte.彼此不沖突。 任務(wù)b：所有對(duì)文獻(xiàn)系統(tǒng)的操作必須是原子操作和序列化的。例如，當(dāng)一種線程正在修改一種文獻(xiàn)，而另一種線程正在讀取該文獻(xiàn)的內(nèi)容時(shí)，讀線程要么讀出修改正的文獻(xiàn)，要么讀出本來(lái)的文獻(xiàn)，不存在不可估計(jì)的中間狀態(tài)。 完畢狀況： 考慮1：雖然在openfile::readAt和openfile::writeAt函數(shù)當(dāng)中，是用synchdisk->readsector和synchdisk->writesector函數(shù)來(lái)互斥訪問(wèn)磁盤的，但需要注意的是，在每個(gè)sector之間，訪問(wèn)不是互斥的。即：假如我但愿寫入3個(gè)sector，并但愿讀出同樣位置的3個(gè)sector，假如僅僅保證了互斥的粒度是sector，那么我確實(shí)不懂得我讀出來(lái)的會(huì)是多少個(gè)修改正的sector。因此，需要在readAt和writeAt的頭和尾，也要用鎖互斥起來(lái)。 考慮2：目前Openfile采用的是，在構(gòu)造函數(shù)時(shí)，就將文獻(xiàn)頭部信息存入自己的私有變量，此后每次修改，都是將自己的新值覆蓋本來(lái)磁盤中的老值。而這對(duì)于多線程共同訪問(wèn)同一種文獻(xiàn)，就存在問(wèn)題：每個(gè)線程都讀出來(lái)了同樣的東西，但由于寫回去的次序不定，這就導(dǎo)致了磁盤中文獻(xiàn)頭部的信息有也許不是最新的。因此，我們需要在每次對(duì)文獻(xiàn)頭部進(jìn)行訪問(wèn)之前，都重新從磁盤中加載一次，而不僅僅只在構(gòu)造函數(shù)中加載。 改動(dòng)狀況：修改函數(shù)簡(jiǎn)樸闡明Synchdisk：私有變量：Semaphore*mutex[NumSectors];組員函數(shù)：voidSynchDisk::read_write_P(intsector){mutex[sector]->P();}voidSynchDisk::read_write_V(intsector){mutex[sector]->V();}對(duì)應(yīng)于考慮1，讓每個(gè)磁盤塊均有自己的一種互斥量。兩個(gè)組員函數(shù)就是對(duì)互斥量進(jìn)行PV操作的。Openfile::構(gòu)造函數(shù)在hdr->fetchfrom(sector)之前，執(zhí)行synchdisk->read_write_P(hdr對(duì)應(yīng)sector)在hdr->writeback(hdr_sector)之后，執(zhí)行synchdisk->read_write_V(hdr_sector)保證訪問(wèn)同一種文獻(xiàn)頭部的線程，按次序?qū)懟?。誰(shuí)先拿到鎖，誰(shuí)就可以獲得文獻(xiàn)頭部，并且修改之后寫回磁盤，釋放鎖。Openfile::read函數(shù)同上。以read為例：Openfile::write函數(shù)同上同上 測(cè)試截圖： 測(cè)試函數(shù)：主線程和新生成的線程一種調(diào)用read50次，一種調(diào)用write50次。 測(cè)試成果：可以看到，兩者交替進(jìn)行（只截了部分圖）。 任務(wù)c：當(dāng)某一線程欲刪除一種文獻(xiàn)，而此外某些線程正在訪問(wèn)該文獻(xiàn)時(shí)，需保證所有線程關(guān)閉了這個(gè)文獻(xiàn)，該文獻(xiàn)才被刪除。也就是說(shuō)，只要尚有一種線程打開(kāi)了這個(gè)文獻(xiàn)，該文獻(xiàn)就不能真正地被刪除。 完畢狀況： 概述：在文獻(xiàn)頭部中加入私有變量，用于計(jì)數(shù)目前打開(kāi)本文獻(xiàn)的線程個(gè)數(shù)。當(dāng)需要從文獻(xiàn)系統(tǒng)remo