操作系统实验

Lab5

思考题解答

Thinking 5.1

当外设需要从内存中获取数据时，若数据先保存在 cache 中，则只有该数据在 cache 中的空间被后来的数据申请才会把该数据移到内存中（缓存更新），外设才可以获取这部分数据；会导致不同步或无响应的错误行为。
对于不同的外设：

串口设备：每次读写以字节为单位，传输频繁，如果采用这种方式，极易出错。
IDE 磁盘：每次读写以磁盘块为单位，传输频率较低，采用这种方式出错概率小于串口设备。

Thinking 5.2

#define FILE2BLK (BY2BLK / sizeof(struct File))

可知一个磁盘中最多有 16 个文件控制块。

#define NDIRECT 10
#define NINDIRECT (BY2BLK / 4)

因为不使用 INDRECT 部分的前十个指针，则一个目录文件最多可以使用1024个磁盘块存储数据，因此一个目录下最多1024*16 = 16384个文件。

#define MAXFILESIZE (NINDIRECT * BY2BLK)

可知单个文件最大为 4KB * 1K = 4MB

Thinking 5.3

#define DISKMAX 0x40000000

可知为 1GB

Thinking 5.4

fs/serv.h

#define PTE_DIRTY 0x0002 // file system block cache is dirty

/* IDE disk number to look on for our file system */
#define DISKNO 1

#define BY2SECT 512		    /* Bytes per disk sector */
#define SECT2BLK (BY2BLK / BY2SECT) /* sectors to a block */

/* Disk block n, when in memory, is mapped into the file system
 * server's address space at DISKMAP+(n*BY2BLK). */
#define DISKMAP 0x10000000

/* Maximum disk size we can handle (1GB) */
#define DISKMAX 0x40000000

定义了磁盘空间的各个基本单位的参数。

user/include/fs.h

// Bytes per file system block - same as page size
#define BY2BLK BY2PG
#define BIT2BLK (BY2BLK * 8)

// Maximum size of a filename (a single path component), including null
#define MAXNAMELEN 128

// Maximum size of a complete pathname, including null
#define MAXPATHLEN 1024

// Number of (direct) block pointers in a File descriptor
// Number of (indirect) block pointers in a File descriptor
#define NDIRECT 10
#define NINDIRECT (BY2BLK / 4)

//Maximum size ofa file
#define MAXFILESIZE (NINDIRECT * BY2BLK)

//Size of a file control block
#define BY2FILE 256

定义了文件控制块和文件本身的限制和参数。

Thinking 5.5

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main (void)
&#123;
    long pid;
    pid = fork();
    if(pid == 0)&#123;
        sleep(3);
        FILE* f0 = fopen("/newmotd", "r");
        printf("child open file's code is %d\n", f0->_flags);
    &#125; else &#123;
        sleep(2);
        FILE* f1 = fopen("/newmotd", "r");
        printf("parent open file's code is %d\n", f1->_flags);
    &#125;
    return 0;
&#125;

仅平台测试发现，父子进程共享文件描述符和定位指针。

Thinking 5.6

struct File &#123;
    char f_name[MAXNAMELEN]; // filename
    uint32_t f_size;	 // file size in bytes
    uint32_t f_type;	 // file type
    uint32_t f_direct[NDIRECT];
    uint32_t f_indirect;

    struct File *f_dir; // the pointer to the dir where this file is in, valid only in memory.
    char f_pad[BY2FILE - MAXNAMELEN - (3 + NDIRECT) * 4 - sizeof(void *)];
&#125; __attribute__((aligned(4), packed));


// file descriptor
struct Fd &#123;
    u_int fd_dev_id;    //文件对应的设备id
    u_int fd_offset;    //文件指针所指向的位置
    u_int fd_omode;     //文件打开模式
&#125;;

// file descriptor + file
struct Filefd &#123;
    struct Fd f_fd;     //文件描述符结构体
    u_int f_fileid;     //文件id
    struct File f_file; //文件控制块
&#125;;

结构体名称	使用域
Fd	记录已打开文件的状态，用户可以直接使用文件描述符对文件进行操作，该结构体对应磁盘上的物理实体
File	记录文件中的详细信息，包括文件名、文件类型、磁盘位置等
Filefd	是以上两种结构体的组合包，将 Fd* 强制转换为 Filefd* 从而获取到文件控制块中更详细的信息