实验概述

温（守）馨（住）提（红）示（线）

本课程实验已引入代码自动查重系统，请同学们保持学术诚信！

课程复习和预习要求

本节实验与理论课的 “文件与文件系统” 和 “I/O与存储” 这两章课程内容相关，请同学们复习这两章课程内容。

关于第三次实验课考核

我们将在第六次实验课进行第三次实验现场验收：

  • 验收内容 ：Lab4 页表，Lab5 基于FUSE的青春版EXT2文件系统。

  • 验收目的 ：考察同学们是否是自己完成的实验代码，而不是“复制拷贝”。

  • 验收形式 ：助教与同学们进行一对一问答（📢 注：Lab5验收时需要现场改代码 ）。

    • duck不必担心，只是修改几行代码：）
    • 如果实验代码是你自己写的，那这将是你的现场秀！

请同学们认真对待！

1. 实验目的

以Linux系统中的 EXT2 文件系统为例，熟悉该文件系统内部数据结构的组织方式和基本处理流程，并基于 FUSE 设计并实现一个可以 真正在Linux上跑 的文件系统。

2. 实验学时

本实验为8学时。

3. 实验内容

3.1 必做部分

3.1.1 熟悉DDRIVER驱动 （参考实验原理-DDRIVER虚拟磁盘驱动）

本实验要求通过 ddriver（disk driver） 驱动来访问ddriver设备，从而简化磁盘访问操作。此后，我们便可以利用ddriver驱动来编写自己的文件系统。“ 工欲善其事，必先利其器 ”，在实验过程中， 请务必保证你已经理解tests/test_ddriver.c目录下给出的案例 。

3.1.2 基于FUSE实现青春版EXT2文件系统（参考实验原理-FUSE介绍与Ext2文件系统原理简介）

系统结构参考EXT2文件系统，要求具有SUPER_BLOCK、DATA_MAP、INODE_MAP等主要结构。本实验基于FUSE架构，要求将自己设计的文件系统接入FUSE，使得我们能够在Linux系统中直接访问我们自己的文件系统，是不是很酷炫呢？言归正传，本次实验仅要求完成如下几个功能：

  • 挂载文件系统；
  • 卸载文件系统；
  • 创建文件/文件夹（数据块可预分配）；
  • 查看文件夹下的文件（读取文件夹内容）；

上述功能对应的命令为：

  • mount
  • umount
  • touch/mkdir
  • ls

以上未提及的功能（如复制、删除、读写文件等） 不要求实现 。 具体要求参见实验要求 。

3.2 选做部分

本选做部分仅为学有余力的大佬秀操作提供方向。为防止内卷，实现本部分不会带 来额外加分（但或许会有其他意想不到的惊喜），秀翻车了也不会扣分。

  • EXPERT：完善文件系统基本操作

    • 按需分配 文件数据块
    • 间接索引和二级间接索引
    • 删除操作（rm命令，需要支持rm -r）
    • 文件移动（mv命令）
    • 读写文件（支持vim、vscode直接修改文件）
    • 软硬连接（ln命令）

  • SUPERME：丝滑的文件读写体验

    • 实现缓存结构（参考 实验原理-磁盘缓存简介 ）

  • EPIC：超强的鲁棒性

    • 启动时检查系统一致性（孤儿节点、空闲节点与位图是否一致、更多一致性检测）
    • 坏块识别与处理（动态识别坏块，并避免使用）
    • 日志（参考 实验原理-日志文件系统简介 ）

4. 运行实例

本小节给出了sfs（simplefs）文件系统的运行示例。你需要参照这个示例调试运行你自己编写的“newfs”（你自己的项目名称）文件系统，调试运行参考实验步骤的项目编译。当自测完成后，你还需要通过./tests/test.sh脚本的基础功能测试，显示“恭喜你，通过所有测试”，即可完成本次实验。

bilibili上观看：https://www.bilibili.com/video/BV1KB4y1z7f2/?spm_id_from=333.999.0.0

为了给同学们演示如何下载、编译、运行simplefs文件系统，我们录制了两个演示视频：“HITSZ FUSE文件系统实验（本地版）”和“HITSZ FUSE文件系统（远程计算节点版）”。

如果视频不太清晰，建议到bilibili上观看。

FUSE文件系统实验（本地版）：https://www.bilibili.com/video/BV1Af4y1K7FX/

HITSZ FUSE文件系统（远程计算节点版）：https://www.bilibili.com/video/BV1TR4y1b7M3/