北大操作系统nachos实习报告——第二部分文件系统实习.docx

操作系统实习二（文件系统）马亮 1001210767目录内容一：总体概述3内容二：任务完成情况3任务完成列表（Y/N）3具体Exercise的完成情况3内容三：遇到的困难以及解决方法31内容四：收获及感想31内容五：对课程的意见和建议31内容六：参考文献31内容一：总体概述通过本次实习，搞清了Nachos中文件系统的实现原理，通过文件模拟磁盘，通过bitmap记录扇区使用情况，通过filehdr记录文件信息，通过directory记录文件目录项信息等。理解了Nachos虚拟机运行用户态程序的原理和模拟系统调用的原理，通过machine类模拟寄存器控制指令执行，通过addrspace类模拟用户程序的内存空间，通过exception类模拟系统调用。并且本次实习过程中遇到大量错误，在解决错误的过程中进一步学习巩固了C++。内容二：任务完成情况任务完成列表（Y/N）Exercise1Exercise2Exercise3Exercise4Exercise5Exercise6第一周YYYYY第二周YY第三周YY第四周NNN具体Exercise的完成情况第一周Exercise1 源代码阅读filehdr.h和filehdr.cc阅读这两个文件定义了Nachos中的文件头，或称文件控制块。给出了一个文件除了文件名外的其他所有属性（文件名属性在目录中给出，并且和文件头有一一对应关系）。在Nachos中，一个扇区的大小为128Byte，每个文件头占一个扇区，由于numBytes和numSectors两个整形变量占去了8个字节，故剩余可用的dataSectors直接索引数量为((SectorSize - (2) * sizeof(int)) / sizeof(int)) = 30个。filesys.h和filesys.cc阅读在Nachos中，实现了两套文件系统：FILESYS_STUB和Nachos原生文件系统。在filesys.h中可看到两套系统的接口是一样的。对于FILESYS_STUB，它是建立在Linux文件系统基础上的，直接使用了Linux的系统调用完成相关功能，可保证结果的正确性，修改测试其他模块时，如果要使用到文件系统，可在makefile文件中增加FILESYS_STUB的定义，可以保证文件系统的正确性。在filesys.cc中初始化了空闲位图(bitmap)和目录文件的filehdr，并且在bitmap的0号和1号位置记录这两个filehdr所在的sector。Create方法创建一个固定大小的文件、Open方法打开一个已有的文件、Remove方法删除一个已有的文件。directory.h和directory.cc阅读Nachos现有的目录结构非常简单，只有根目录一级目录，并且只能存放10个目录项（见filesys.cc中的NumDirEntries定义），其中DirectoryEntry类是具体的目录项类，存放了inUse（记录文件或目录是否在使用），sector（记录了此目录项文件头所在的扇区），以及name（目录项名），长度默认为9（其实为10，但是最后一位要留给”/0”结束符）。openfile.h和openfile.cc阅读这两个文件定义了一个打开文件的数据结构，打开一个文件时产生一个OpenFile的文件结构，对文件的操作都可以通过这个结构来进行。针对filesys中的两套实现方案，这里也有对应的两套方案。ReadAt将从position开始的numBytes字节读入into缓冲，返回实际读取的字节数。WriteAt将from缓冲中的numBytes字节从position位置开始写入文件，返回实际写入的字节数。bitmap.h和bitmap.cc阅读在Nachos的文件系统中，是通过位图来管理空闲扇区的。Nachos默认允许存在32*32=1024个扇区，故可使用1024位来存储扇区的使用情况，如第十位为1，代表第十个扇区已被使用。因为一个扇区为128字节，故位图文件可存储在一个扇区上。发现由于makefile文件定义了DTHREADS而导致的BUG在实习开始阶段，试验文件系统的-D –t等参数，发现不能获得预期输出，倍感迷惑，通过调试main.cc中参数初始化的部分，发现程序运行到#ifdef Threads中后，将argc和argv的值改变了，如下图而后运行到下面的这个循环时，由于条件不满足而直接跳过了运行将filesys目录下的makefile文件中定义的-DTHREADS去除，重新编译整个项目，如下所示，则程序可正常运行为了避免其他模块也出现定义了THREADS就导致参数失效类似的问题，更合理的解决方法是修改程序为，在#ifdef THREADS代码块的前后加入对argc、argv的复制和写回代码。Exerc