实验四 Nachos文件系统
一、概述本实验牵涉到Nachos的文件系统。在提供给你的基本文件系统中，有以下一些不足：
不支持层次目录结构，只有一个根目录，所有文件都在此目录下；
目录大小不可变，有一个目录只能含有最多文件数的限制；
文件大小是固定的，在它生成时规定；
没有文件系统的系统调用。
本实验的任务就是要解决上述问题。
二、准备请阅读课本中有关文件系统的一些内容。
在该实验中，你要在filesys和userprog两个目录下工作。必须仔细阅读filesys目录下的文件，尤其是下面文件更应特别注意：
filesys/filehdr.h，filesys/filehdr.cc：管理磁盘文件头（类似于Unix的i-node）。文件头用来定位文件存储在磁盘上的位置，它是一个固定大小的指针表，表中每个条目指向含有文件部分数据的磁盘扇区。表的大小设计成文件头刚好能装在一个磁盘扇区中，这意味着有126个扇区，每个Nachos文件最大为63K。不象真实的系统，filehdr不保留文件权限、所有权、最后修改日期等信息。在本实验中，你无需关心这些。
filesys/directory.h，filesys/directory.cc：维护文件名目录。该目录是定长条目的一张表，每个条目代表一个文件，含有文件名和文件头在磁盘上位置等信息。表中每个条目的长度固定意味着文件名有最大长度限制。另外，所提供的实现还有目录大小不能扩展的限制，也就是说，一旦目录中的所有条目都用完后，就不能再创建别的文件了。
filesys/filesys.h，filesys/filesys.cc：初始化（格式化）Nachos磁盘、创建/删除Nachos磁盘上的文件、打开/关闭Nachos磁盘上的文件等。文件系统中有两个关键的数据结构：根目录和位图。根目录列出文件系统中的所有文件，不象UNIX，该文件系统不提供层次目录结构；另外，为分配的磁盘扇区建有一位图。根目录和位图本身都以文件的形式存在Nachos文件系统中。你需要对此进行修改，以支持可扩展的Nachos文件系统。
filesys/openfile.h，filesys/openfile.cc：操作打开的Nachos文件和装入内存的文件头信息、读/写文件数据出/入内存。
userprog/bitmap.h，userprog/bitmap.cc：对位图进行操作，这在跟踪Nachos磁盘的使用时有用。
在本实验中，可以假设任何时候系统中都只有一个进程在执行，所以，无需担心不同进程对文件系统的并发访问。而且，你也不需要为诸如所有权、文件权限等之类的文件维护别的数据结构。
本实验还提供下面的命令行选项来测试Nachos文件系统：
-f：格式化物理磁盘；
-cp：从UNIX中拷贝一个文件到Nachos；
-p：打印Nachos文件到标准输出设备；
-r：从文件系统中删除一个Nachos文件；
-l：列出Nachos目录内容；
-D：打印整个文件系统的内容。
为了用上面的选项测试基本系统，请按一些步骤进行：（假设你当前处于mp4/目录中）
cd filesys
gmake depend
gmake
nachos –f
nachos –cp,./test/dump dump
nachos –cp,./test/tc1 tc1
nachos –cp,./test/tc2 tc2
nachos –l
nachos –x dump
nachos –x tc1
nachos –x tc2
nachos –r dump
nachos –r tc1
nachos –r tc2
nachos –l
三、任务问题1：文件系统的系统调用你必须实现下面的系统调用：Creat，Open，Close，Read，Write，MkNode，RmNode，Remove，Lseek。在userprog/syscall.h中，提供了上述各项的原型和简短描述。
注意，由于任何时候都只有一个进程，维护一个全局文件表就足够了，没必要为每个进程都设立一个文件表。有关文件表的详细信息，请参阅exception.h中的说明。
问题2：实现层次文件系统所提供的基本实现是一个平面文件系统，而且，目录大小是固定的。你要修改filesys目录中的文件，以实现一个目录可扩展的层次文件系统。
四、测试为了编译你的代码，请进入filesys目录，然后：
gmake depend
gmake nachos
test1：测试系统调用；
test2：测试MkNode；
test3：测试RmNode；
test4：测试层次目录结构。
请检查test*.c，看看是否得到了正确的输出。
一、概述本实验牵涉到Nachos的文件系统。在提供给你的基本文件系统中，有以下一些不足：
不支持层次目录结构，只有一个根目录，所有文件都在此目录下；
目录大小不可变，有一个目录只能含有最多文件数的限制；
文件大小是固定的，在它生成时规定；
没有文件系统的系统调用。
本实验的任务就是要解决上述问题。
二、准备请阅读课本中有关文件系统的一些内容。
在该实验中，你要在filesys和userprog两个目录下工作。必须仔细阅读filesys目录下的文件，尤其是下面文件更应特别注意：
filesys/filehdr.h，filesys/filehdr.cc：管理磁盘文件头（类似于Unix的i-node）。文件头用来定位文件存储在磁盘上的位置，它是一个固定大小的指针表，表中每个条目指向含有文件部分数据的磁盘扇区。表的大小设计成文件头刚好能装在一个磁盘扇区中，这意味着有126个扇区，每个Nachos文件最大为63K。不象真实的系统，filehdr不保留文件权限、所有权、最后修改日期等信息。在本实验中，你无需关心这些。
filesys/directory.h，filesys/directory.cc：维护文件名目录。该目录是定长条目的一张表，每个条目代表一个文件，含有文件名和文件头在磁盘上位置等信息。表中每个条目的长度固定意味着文件名有最大长度限制。另外，所提供的实现还有目录大小不能扩展的限制，也就是说，一旦目录中的所有条目都用完后，就不能再创建别的文件了。
filesys/filesys.h，filesys/filesys.cc：初始化（格式化）Nachos磁盘、创建/删除Nachos磁盘上的文件、打开/关闭Nachos磁盘上的文件等。文件系统中有两个关键的数据结构：根目录和位图。根目录列出文件系统中的所有文件，不象UNIX，该文件系统不提供层次目录结构；另外，为分配的磁盘扇区建有一位图。根目录和位图本身都以文件的形式存在Nachos文件系统中。你需要对此进行修改，以支持可扩展的Nachos文件系统。
filesys/openfile.h，filesys/openfile.cc：操作打开的Nachos文件和装入内存的文件头信息、读/写文件数据出/入内存。
userprog/bitmap.h，userprog/bitmap.cc：对位图进行操作，这在跟踪Nachos磁盘的使用时有用。
在本实验中，可以假设任何时候系统中都只有一个进程在执行，所以，无需担心不同进程对文件系统的并发访问。而且，你也不需要为诸如所有权、文件权限等之类的文件维护别的数据结构。
本实验还提供下面的命令行选项来测试Nachos文件系统：
-f：格式化物理磁盘；
-cp：从UNIX中拷贝一个文件到Nachos；
-p：打印Nachos文件到标准输出设备；
-r：从文件系统中删除一个Nachos文件；
-l：列出Nachos目录内容；
-D：打印整个文件系统的内容。
为了用上面的选项测试基本系统，请按一些步骤进行：（假设你当前处于mp4/目录中）
cd filesys
gmake depend
gmake
nachos –f
nachos –cp,./test/dump dump
nachos –cp,./test/tc1 tc1
nachos –cp,./test/tc2 tc2
nachos –l
nachos –x dump
nachos –x tc1
nachos –x tc2
nachos –r dump
nachos –r tc1
nachos –r tc2
nachos –l
三、任务问题1：文件系统的系统调用你必须实现下面的系统调用：Creat，Open，Close，Read，Write，MkNode，RmNode，Remove，Lseek。在userprog/syscall.h中，提供了上述各项的原型和简短描述。
注意，由于任何时候都只有一个进程，维护一个全局文件表就足够了，没必要为每个进程都设立一个文件表。有关文件表的详细信息，请参阅exception.h中的说明。
问题2：实现层次文件系统所提供的基本实现是一个平面文件系统，而且，目录大小是固定的。你要修改filesys目录中的文件，以实现一个目录可扩展的层次文件系统。
四、测试为了编译你的代码，请进入filesys目录，然后：
gmake depend
gmake nachos
test1：测试系统调用；
test2：测试MkNode；
test3：测试RmNode；
test4：测试层次目录结构。
请检查test*.c，看看是否得到了正确的输出。
