nachos 实验5

Lab5 Extendable Files

实验目标

Nachos的文件系统是一个简单并且能力有限的系统，限制之一就是文件的大小是不可扩展的：一旦我们在创建一个文件时规定了它的大小，文件的大小就不能再改变。本次实验的目的即是设计扩展Nachos的文件系统，使得文件的大小是可以被扩展的。完成以下要求：

当一个文件被创建的时候，它的初始大小可以为0。

如果更多的数据被写入到一个文件中，它的大小可以随之增加。

实验环境

ubuntu操作系统nachos-3.4 gcc-2.8.1-mips编译器

关键源代码及注释

Nachos的文件系统主要包含Disk, SynchDisk, BitMap, FileHeader, OpenFile, Directory, FileSystem这几个类。其中，Disk, SynchDisk, BitMap, Directory, FileSystem是文件系统的底层类，里面描述了Nachos的文件系统的基本文件信息以及和磁盘操作的结合。FileSystem中描述的是文件的创建、打开、删除等操作。FileHeader定义操作是文件头的初始化、为数据在磁盘上分配空间、磁盘上文件的读取和写回。OpenFile 中主要涉及文件的读、写、读写指针的重定位等操作。

根据中的create函数，可以看到，在创建文件时，需要给定该文件初始大小。再看openfile里的ReadAt和WriteAt函数，如果要读出或者要写入的字节数太多，文件系统就会自动将多出来的部分舍弃掉。

if ((position + numBytes) > fileLength)

numBytes = fileLength - position;

如果文件的大小（fileLength）一直不变，那么必然无法实现文件的扩展。

Directory为文件的索引，存放DirectoryEntry，DirectoryEntry给出了文件的名字，以及在磁盘上的位置，Fig.1为未进行任何操作时Directory中各个DirectoryEntry存放的内容。

Fig. 1 Directory 的各个entry内容示意图

再看FileSystem的各个函数。

create：

当一个文件被创建时，Directory会根据1号DirectoryEntry里的内容（0号为BitMap 的索引），找到空闲的扇区，然后为文件头分配扇区，接下来，在磁盘上为分配空间，最后将索引，BitMap，以及磁盘更新。

Open：

当打开一个文件时，Directory会根据文件名找到该文件的文件头所在的扇区，然后返回一个openfile。

所以，如果要扩展文件系统，可以先改变文件的大小（原文件大小+追加文件的大小），算出需要多分配的磁盘，然后找到该文件的文件头所在的扇区，为该文件重新分配空间，将追加的内容写入磁盘，最后更新文件头和索引块中的信息。

在fileheader里增加AppendSector方法：

//根据要追加的文件的大小来分配要追加的sector

bool

FileHeader::AppendSector(BitMap *bitMap, int fileSize)

{

int totalLength=numSectors*SectorSize;

int restLength=totalLength-numBytes;

if(restLength

int appendLength=fileSize-restLength;

int appendSectors = divRoundUp(appendLength, SectorSize);

if (bitMap->NumClear() < appendSectors)

return FALSE; // not enough space

numBytes=numBytes+fileSize;

numSectors=numSectors+appendSectors;

for(int i=numSectors-appendSectors;i

dataSectors[i] = bitMap -> Find();

return true;

}

else{//最后一个扇区未写满且要追加的大小小于余下的扇区

numBytes=numBytes+fileSize;

return true;

}

}

在openfile里增加AppendSize和WriteBack方法

//给追加的文件分配扇区

bool

OpenFile:: AppendSize(int numBytes)

{

//计算需要多少扇区

/*int firstSector, lastSector, numSectors;

firstSector = divRoundDown(seekPosition, SectorSize);

lastSector = divRoundDown(seekPosition + numBytes - 1, SectorSize);

numSectors = 1 + lastSector - firstSector;*/

OpenFile *newFile= new OpenFile(0);//第0块指向存放bitmap的sector

BitMap *freeMap = new BitMap(NumSectors);

freeMap->FetchFrom(newFile);

if(!(hdr->AppendSector(freeMap, numBytes)))

return false;

freeMap->WriteBack(newFile);

delete newFile;

delete freeMap;

return true;

}

WriteBack方法：

void

OpenFile::WriteBack(char *name)

{

OpenFile *file = new OpenFile(1);//第一块指向存放filehdr索引的sector

Directory *directory = new Directory(10);//directory里共有10块sector

directory->FetchFrom(file);

//把文件的内容重新写入sector

int sector = directory ->Find(name);

hdr->WriteBack(sector);

delete file;

delete directory;

}

修改fstest里的Append方法：

修改部分：

ASSERT(openFile != NULL);