这是一个通过二进制文件模拟简单索引式文件系统的实验。
通过二进制文件模拟磁盘；通过对二进制文件的读写，模拟对磁盘的读写。
对于一个文件系统，我们分为内存内和磁盘上两部分。
对于内存内，我们需要维护一个虚拟文件系统（VFS），对于磁盘上，我们需要维护一个实际的、完整的文件在磁盘上的内容布局。
通过VFS，提供高层次的对文件的各种操作：打开、删除、链接、重命名等。通过文件系统，将 VFS 所表达的各种文件操作通过高效合理的方式组织保存在磁盘上。
本次模拟的文件系统很大程度上参考了曾经 Linux 发行版的默认文件系统 Ext2。（关于Ext2详细可以参考 The Second Extended File System、鸟哥的 Linux 私房菜 -- Linux 磁盘与文件系统管理）
总的来说，本次实验模拟实现了一个包括文件创建、截断、扩大、删除、重命名的二级文件系统，该系统是一个一级索引的索引式文件系统。
相比 Ext2，做出如下简化：
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将多级文件系统改为二级文件系统，系统逻辑结构示例如下图所示
├── user_00 │ ├── file_00.txt │ ├── file_01.txt │ └── file_test.txt ├── user_01 │ └── file_97.txt ├── user_02 │ └── file_01.txt ├── user_03 └── user_04 ├── file_97.txt └── file_99.txt -
取消目录项，将原先由目录项承担的文件名功能合并到
Inode中 -
将多个 Block Group 改为固定一个 Block Group
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固定 Inode、Block 的数量
| Offset Beg (bytes) | Offset End (bytes) | Description |
|---|---|---|
| 0 | 1023 | SuperBlock |
| 1024 | 2047 | Block BItmap（1024 * 8 Bit） |
| 2048 | 3071 | Inode BItmap（1024 * 8 Bit） |
| 3072 | 1051647 | Inode Table （1024 * 8 Inode） |
| 1051648 | 9440255 | Block Table （1024 * 8 Block） |
该文件系统由上表5个部分维护。
- SuperBlock 记录文件系统整体资源情况
- Block BitMa 记录 Block 使用情况
- Inode BitMap记录 Inode使用情况
- Inode Table 由连续的 Inode 组成，每个 Inode 代表一个文件
- Block Table 由连续的 Block 组成，一个或多个离散 Block 记录一个文件的内容。
| Offset (bytes) | Size (bytes) | Description |
|---|---|---|
| 0 | 4 | s_inodes_count 文件系统所有的 Inode 数量 = 1024 * 8 |
| 4 | 4 | s_blocks_count 文件系统所有的 block 数量 = 1024 * 8 |
| 8 | 4 | s_free_blocks_count 文件系统空余可用 block 数量 |
| 12 | 4 | s_free_inodes_count 文件系统剩余 inode 数量 |
| 16 | 4 | s_log_block_size block size = 1024 << s_log_block_size; = 0 |
| 20 | 4 | s_blocks_per_group 每个 group 的 block 数量 = 1024 * 8 |
| 24 | 4 | s_inodes_per_group 每个 group 的 inode 数量 = 1024 * 8 |
| 28 | 2 | s_inode_size inode 的大小 in ext2 ver0 this value is always 128 |
| 30 | 993 | 预留空间，可以后续完善用户管理系统或拓展其他功能用 |
记录文件系统中各个Block是否被分配使用，按Bit记录和操作。Bit为1时为被使用，为0时表示未被使用。在本文件系统中，有1024 * 8个Block，所以对应BitMap有1024 * 8 Bit，即1024Byte（一个Block）。
同Block BitMap，只是对应管理的对象为Inode。
一个由连续 Inode 组成的区域。
| Offset (bytes) | Size (bytes) | Description |
|---|---|---|
| 0 | 2 | i_mode 文件类型和 RWX 权限描述 (预留接口) |
| 2 | 2 | i_uid 用户 id 用于记录所在用户目录 默认为 uid 0，默认已创建 0x00ff - 0xffff 个用户 |
| 4 | 4 | i_atime inode 上一次被访问时间 unix_time （预留接口） |
| 8 | 4 | i_ctime inode 创建时间 unix_time （预留接口） |
| 12 | 4 | i_mtime inode 上一次 modified 时间（预留接口） |
| 16 | 4 | i_dtime inode 上一次 删除时间（预留接口） |
| 20 | 4 | indirect_block 一级索引所在的Block的Block Number |
| 24 | 1-103 | i_name 文件名字，最长为 103 Byte，文件名字为空时判定为空Inode |
一个由连续 Block 组成的区域
一个可以自由读写的区域，大小为 1024Byte
indirect_block 中存放的不是文件内容，而是文件用来存放内容的 block 的索引，因此每个文件至少有一个或多个block。
例如：
文件 file_01.txt 的索引所在 Block 为 Block 1，用来存放文件内容的 Blokc 有 2、3、4、5、6、8、9、0xA
Block 1 内容如下
每次启动程序时询问是否进行格式化
exit
退出命令交互界面，并结束程序
create file_name block_count
在当前用户目录下创建指定大小的文件
find file_name
find test1.txt
在当前用户目录下寻找目标文件并打印文件信息
remove file_name
remove test1.txt
在当前用户目录下删除目标文件
truncate file_name
truncate test1.txt
截断当前目录下的目标文件，释放目标文件的block（但不释放用来存放索引的 Block）
increase file_name inc_cout
为当前目录下指定文件分配添加block
write file_name string
将目标字符串写入当前目录下目标文件
在命令行下默认从 offset 0 开始，字符串最长为 200
read file_name size
读取当前目录下目标文件从 offset 0 开始的 0-size 个字符并输出
命令行交互不提供随机读写
随机读写只提供 c++ 代码接口
rename file_name file_new_name
rename test1.txt test1_new.txt
重命名当前目录下目标文件
ls_i
打印当前用户目录下所有文件
ls file_name
ls test1.txt
打印当前目录下目标文件信息
cd uid
cd 1
切换到目标 uid 目录
id
获取当前访问目录对应的用户 uid
login uid
login 1
登录到 uid，但不切换当前访问目录（登录 uid 和 当前目录 uid 区分开）
⬜️ 更友好的交互提醒
⬜️ 更顺畅的命令逻辑
⬜️ 更清晰的代码结构
⬜️ 查找不存在的文件后返回查找结果但程序直接结束，需修改为程序继续运行