东北大学操作系统课设-文件系统

开发工具

• Linux Ubuntu环境
• vscode开发
• CMake构建
• C++ 17代码
• GCC 11.4编译
• Git版本管理
• clang前端提示
• clang-format统一代码风格

编译与运行

将代码项目clone到本地

git clone https://github.com/Dog-Du/NEU-OS-filesystem.git

进入项目文件夹

cd NEU-OS-filesystem

创建build目录

mkdir build && cd build

cmake构建项目

cmake .. -G"Unix Makefiles"

或者

cmake .. -G"Ninja"

编译

make

运行

./FileSystem

支持功能：

1. Load 导入本地文件
2. 硬链接
3. 拷贝
4. 重命名
5. 移动
6. 树状用户管理
7. 随写随刷保证一致性
8. 共享内存实现多进程共享
9. 用信号量上超大粒度锁避免竞争

框架设计：

• disk.cpp 封装磁盘操作
• file.cpp 调用 disk.cpp 函数实现并封装文件操作
• user.cpp 和 director.cpp 调用 disk.cpp 和 file.cpp 实现高级操作
• 拓展功能只要在对应模块修改即可，代码复用高。高级操作基本不需要调用 disk.cpp 的函数
• 目标是管理50MB的磁盘，当然也可以进行拓展。只需要在disk和file之间加一个缓冲池buffer再一层封装磁盘操作即可。
• 这里为了简单，让内存和磁盘一对一，可以直接拷贝
• 磁盘组织：[superblock(512bytes)][inode(MAX_BLOCK_NUMBER * 128bytes)][block(MAX_BLOCK_NUMBER * 4096bytes)]。具体配置信息可见head.h
• superblock 存储一些必要信息，根目录/和存储用户信息用的inode以及超级栈
• inode 节点128字节 block 块4096字节
• inode和block不存储空闲与否的状态信息，用分组链表管理节点分配
• 用户管理采用树状的结构，上级可以修改下级，下级不可以修改上级
• 用file.cpp中的getBlock函数屏蔽多级索引，其他地方无需关心多级索引

缺点：

• 头文件里面定义了过多函数还有全局变量
• 没有让磁盘、文件和高级操作这三个模块解耦，存在一些依赖，导致高级操作很多包含在了directory.cpp中
• 最开始写的时候没考虑链接，把文件名存在了inode节点中，导致后面写链接的时候很麻烦
• 分配inode节点编号和磁盘的block的编号是一个编号。会导致一些inode节点和block块被浪费掉，正确做法应该是为inode节点和block节点分别维护一个成组链接结构，避免浪费; 或者让inode和block共用一个块。测试之后，发现最好情况是50MB可以用到48MB存储内容。
• 文件夹在写的时候，忘记考虑本级.和上级..了，导致一些操作在使用的时候很别扭，不过倒是挺容易修改的，因为inode节点里面存着上一级目录的编号
• 因为没有解析路径的部分，所以仅支持相对路径，并且仅支持..，不支持绝对路径和多级路径
• 随写随刷，效率不佳
• 多进程锁粒度非常大
• 写操作忘记考虑了文件夹的情况，导致在main.cpp中使用了disk.cpp的函数
• 代码基本没有考虑效率，只为了更快完成

吐槽

听某个老师说，二十多年前东北大学的操作系统课设就是这个~🤣

这课设，本来寻思给网上抄个的，找着个，然后寻思看看就完事了🤔

结果发现，代码复用率极低，特别多重复无用的代码，函数基本没考虑复用，一千行左右就能完成的任务，却用两千多行😇

指针要么不用，要么乱飞，看懂代码比自己写代码还难😭

所以我重新写了一个，经过比较多测试，bug相对较少，供后人参考🤓

本来寻思用 Rust 或者 Go 来写的，但是 Go 的指针用的太麻烦，而 Rust 用的不太熟练🤦‍♀️

最后还是觉得C/C++更方便写🤡

前面工具链看着挺多，其实都怪C/C++没有官方配套的工具链，要是Rust或者Go，只需要一个vscode，剩下的连Linux Ubuntu都不需要，自带跨平台能力🤩

当然指针强转型和调用Linux系统调用的时候unsafe乱飞就一用一个不吱声了😀

C/C++我真是又爱用又爱喷😡