建立文件系统

【0】README

0.1） source code and text description are from orange’s implemention of a os and for complete code, please visit https://github.com/pacosonTang/Orange-s-OS/blob/master/orange_s_fs.tar
0.2） 此文件系统涉及到的数据结构 仅仅针对于 orange's OS， 并不是linux等 nix 的官方file system data structure ；该文件系统仅仅作为 学习nux 文件系统的铺垫；
0.3） 由于， 我的硬盘大小为80M 不方便上传， 故还请访客自行创建虚拟硬盘， （如何创建虚拟硬盘，参见 http://blog.csdn.net/pacosonswjtu/article/details/48846887 ， 如何建立硬盘分区表，参见 http://blog.csdn.net/pacosonswjtu/article/details/48846763）
0.4） 建立文件系统代码的目录树：

0.5） 文件系统结构图如下：

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##**【1】我们看 建立文件系统的代码是如何调用的？** 

• 上述代码中的task_fs（） , 它调用函数 init_fs（），而init_fs（） 在打开ROOT_DEV 之后调用了mkfs（），这便是建立文件系统的函数了；

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【2】关于mkfs建立文件系统代码分析

2.1）mkfs代码有这么几个部分：

• part1）向硬盘驱动程序 索取 ROOT_DEV的起始扇区和大小；
• part2）建立超级块-super block；
• part3）建立 inode-map；
• part4）建立 sector-map；
• part5）写入 inode_array；
• part6）建立根目录文件；

2.2） 文件系统内 的 inode 数目上限是多少？
我们决定最多允许有 4096个inode， 这样只需要一个扇区来做inode-map就可以了（4096==一个扇区的bits 数目）。这个决定同时意味着我们的file system 最多容纳 4096个文件；
2.3） 在ms_fs（）中， 所有写入磁盘的内容都是先放进fsbuf 这个缓冲区的，我们定义了一个指针，让它指向 0x600000：

	/**
	 * 6MB~7MB: buffer for FS
	 */
	PUBLIC	u8 *	 fsbuf	 = (u8*)0x600000;
	PUBLIC	const int	FSBUF_SIZE	= 0x100000;

也就是说，我们指定内存地址 6M~7M 为文件系统的缓冲区，一定程度上，这算是一种低级形态的内存管理吧；

2.4） mk_fs（）写好了，我们看一下运行效果：

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##**【3】根据以上输出，我们看一下 磁盘中的实际内容：** **3.1）超级块开始于 0x9E0000（占用一个扇区512个字节，实际用56个字节）：**

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0x9E0000 -l 512 80m.img

Attention）：超级块 的 结构体成员 int sb_dev 在硬盘上是不存在的，仅针对我们的orange's os 而言， 所以超级块的结构体大小为56 bytes；

3.2） inode-map开始于 0x9E0200（占用1个扇区512个字节）：

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0x9E0200 -l 512 80m.img

• Analysis）：
  A1）分配一个扇区512字节4096 bits == 可以记录4096个inode 的使用情况哦；
  A2）显然 0x1F==00011111，也即前5个inode 已经被使用了；

    bit0：reserved，保留；
    bit1：指向根目录'/' 的（根目录文件时数据区的第一个文件）inode；
    bit2：指向 /dev_tty0 的inode；
    bit3：指向 /dev_tty1 的inode；
    bit4：指向 /dev_tty2 的inode；
  

A3）： dev_tty[0,1,2] 三个文件称为 字符设备特殊文件，暂且创建，后续可能使用；

3.3） sector-map开始于 0x9E0400（sector-map占用扇区数依据该硬盘总扇区数决定）：

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0x9E0400 -l 512 80m.img

• Analysis）
  A1）由 超级块super block 可知，硬盘的扇区总数为 0x9D41 = 40257 sectors ；
  A2）又一个bit位映射一个扇区的使用情况（1已被使用，0未被使用） ，所以40257 /8 =5032（大约）Bytes = 大约10个扇区左右；
  A3）从上图，我们看到，有2049个扇区被使用了；
  A4）又， 0x9E1800 - 0x9E0400 = 0x1400，所以中间的字节数=16^3 + 4*16^2=4096 + 1024 = 5120 bytes （约等于 5032bytes ，呵呵，大致正确啦）

3.4）inode-array开始于 0x9E1800（每个inode数据结构大小=32bytes）：

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0x9E1800 -l 512 80m.img

• Analysis）
  A1）这就是具体的inode 数据结构信息的存储空间啦；
  A2）由图，以及根目录文件开始于 0xA01800，我们知道 0xA01800 - 0x9E1800 = 0x20000 = 2^17 bytes
  A3）又，每个inode=32bytes， 所以依据以上数据，算出实际的inode = 2^12 =2048 个inode = 2048个文件；

**3.5）根目录文件开始于 0xA01800（每个根目录dir_entry数据结构大小为16 bytes）： **

xxd -u -a -g l -c 16 -s 0xA01800 -l 512 80m.img