OS_Lab5
思考题
5.1
查阅资料，了解 Linux/Unix 的 /proc 文件系统是什么？有什么作用？ Windows 操作系统又是如何实现这些功能的？proc 文件系统这样的设计有什么好处和可以改进的地方？
- Proc文件系统是一个伪文件系统，做为Linux/Unix系统一个特殊接口来访问内核，常常挂载在/proc下，里面的大多数文件时只读的，但是我们仍然可以设置其中一些变量来改变内核设置。
- Windows提供系统调用接口来实现这些功能。
- Proc文件系统对系统调用进行了更多的抽象，同文件系统类似的操作降低用户的学习成本。缺点在于其长期驻留内存，占据内存空间。
5.2
如果我们通过 kseg0 读写设备，我们对于设备的写入会缓存到 Cache 中。通过 kseg0 访问设备是一种错误的行为，在实际编写代码的时候这么做会引发不可预知的问题。请你思考：这么做这会引起什么问题？对于不同种类的设备（如 我们提到的串口设备和 IDE 磁盘）的操作会有差异吗？可以从缓存的性质和缓存刷新的策略来考虑。
- 缓存内存中映射的外部设备内容时，可能外部设备更新后对内存进行了更新，但已经被缓存的部分没有被更新。这种错误对于磁盘概率较小，串口设备则很容易出现。
5.3
一个磁盘块最多存储 1024 个指向其他磁盘块的指针，试计算，我们的文件系统支持的单个文件的最大大小为多大？
- 1024 * 4KB = 4MB
5.4
查找代码中的相关定义，试回答一个磁盘块中最多能存储多少个文件控制块？一个目录下最多能有多少个文件？
- fs.h中有如下定义
#define BY2FILE 256
struct File {
u_char f_name[MAXNAMELEN]; // filename
u_int f_size; // file size in bytes
u_int f_type; // file type
u_int f_direct[NDIRECT];
u_int f_indirect;
// lab5-extra
u_int f_printcount;
u_int f_modifycount;
struct File *f_dir; // the pointer to the dir where this file is in, valid only in memory.
u_char f_pad[BY2FILE - MAXNAMELEN - 4 - 4 - NDIRECT * 4 - 4 - 4 - 4 - 4];
};
一个磁盘块为4KB，一个文件控制块256B，一块最多存 4KB / 256B = 16块。
- 同文件，一个目录最大4MB， 因此一个目录最多 4MB / 256B = 16K个文件。
5.5
请思考，在满足磁盘块缓存的设计的前提下，我们实验使用的内核支持的最大磁盘大小是多少？
- 我们用kseg1区域映射磁盘，因此最多处理1GB。
5.6
如果将 DISKMAX 改成 0xC0000000, 超过用户空间，我们的文件系统还能正常工作吗？为什么？
- 不能。有些内存用户态没有读取或改写的权限。
5.7
阅读 user/file.c ，你会发现很多函数中都会将一个 struct Fd * 型的 指针转换为 struct Filefd * 型的指针，请解释为什么这样的转换可行。
- 结构体 Filefd 的第一个成员就是结构体 Fd 的变量。根据C语言对结构体的内存分配，这么转换是可行的。
5.8
请解释 Fd, Filefd, Open 结构体及其各个域的作用。比如各个结构体会在哪些过程中被使用，是否对应磁盘上的物理实体还是单纯的内存数据等。说明 形式自定，要求简洁明了，可大致勾勒出文件系统数据结构与物理实体的对应关系 与设计框架。
struct Fd { //文件描述符；打开文件时用于找到对应文件；单纯的内存数据；
u_int fd_dev_id; //设备id
u_int fd_offset; //页面中保存的文件数据的起始地址相对于该页面的偏移
u_int fd_omode; //允许用户进程对文件的操作类型
};
struct Filefd { //文件描述符；描述打开（读取信息）后的文件；单纯的内存数据；
struct Fd f_fd; //记录打开时用到的文件信息
u_int f_fileid; //文件系统为打开的文件进行的编号
struct File f_file; //对应文件的文件控制块
};
struct Open { //文件系统用来保存已打开的文件信息；仅供文件系统进程使用；单纯的内存数据；
struct File *o_file; //指向该文件的文件控制块的指针
u_int o_fileid; //文件的编号
int o_mode; //允许用户进程对文件的操作类型
struct Filefd *o_ff; //该文件的文件描述符在文件系统进程中的虚拟地址
};
实验难点
- 个人认为本次实验最难的除了读懂别人的代码、各个变量的作用、了解文件系统结构以外，最难的就是写驱动，因为我们需要小心翼翼地按照规定流程去读写设备，
- 写入要读/写的设备编号
- 写入要读/写的地址偏移量
- *（写入操作把待写数据写入缓存）
- 写入信息，开始读/写设备
- 判断读/写情况
- *（读取操作把缓存数据读出）
感想
耗时
本次实验用时有所缩短，究其原因应该是逻辑相比之前有所简单。BUG出的也比较少，耗时最久的BUG原因在于环境配置而不是代码书写。
想法
- OS帮助我们抽象了许多东西让外设更加易用；
- 标准的制定很重要。