操作实验八：文件系统( 三 ) _操作

(2) 文件系统VFS处理过程
在此需要进一步分析函数：
看到函数传入的三个参数，其中 node 是根目录 “/” 所对应的 inode 节点；path 是文件的绝对路径（例如 “/test/?le”) ，而是经过查找获得的?le所对应的inode节点。
函数以 “/” 为分割符，从左至右逐—分解path获得各个子目录和最终文件对应的 inode 节点。在本例中是分解出 “test” 子目录，并调用函数获得“test”子目录对应的 inode 节点，然后循环进—步调用查找以 “test” 子目录下的文件 “test?le1” 所对应的 inode 节点。当无法分解 path 后，就意昧着找到了 test?le1 对应的 inode 节点，就可顺利返回了。
而函数就调用了我们需要补充的函数，下面对它进行分析填充；
(3) 函数填充
每次通过函数获取文件索引编号，然后调用完成实际的文件读写操作。blkno 就是文件开始块的位置， nblks 是文件的大小。
4. 问题简述
给出设计实现”UNIX的PIPE机制“的概要设方案，鼓励给出详细设计方案
管道(pipe)：
管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
管道机制：
管道是由内核管理的一个缓冲区，相当于我们放入内存中的一个纸条。管道的一端连接一个进程的输出。这个进程会向管道中放入信息。管道的另一端连接一个进程的输入，这个进程取出被放入管道的信息。一个缓冲区不需要很大，它被设计成为环形的数据结构，以便管道可以被循环利用。当管道中没有信息的话，从管道中读取的进程会等待，直到另一端的进程放入信息。当管道被放满信息的时候，尝试放入信息的进程会等待，直到另一端的进程取出信息。当两个进程都终结的时候，管道也自动消失。
主要函数：
管道读函数()和管道写函数()
管道写函数通过将字节复制到 VFS 索引节点指向的物理内存而写入数据，而管道读函数则通过复制物理内存中的字节而读出数据。当然，内核必须利用一定的机制同步对管道的访问，为此，内核需要使用锁、等待队列和信号。
实现：
管道的实现并没有使用专门的数据结构，而是借助了文件系统的file结构和VFS的索引节点inode 。通过将两个 file 结构指向同一个临时的 VFS 索引节点，而这个 VFS 索引节点又指向一个物理页面而实现，如下图：

文章插图
当写进程向管道中写入时，它利用标准的库函数write() ，系统根据库函数传递的文件描述符，可找到该文件的 file 结构。file 结构中指定了用来进行写操作的函数（即写入函数）地址，于是，内核调用该函数完成写操作。写入函数在向内存中写入数据之前，必须首先检查 VFS 索引节点中的信息，进行实际的内存复制工作；
写入函数首先锁定内存，然后从写进程的地址空间中复制数据到内存。否则，写入进程就休眠在 VFS 索引节点的等待队列中，接下来，内核将调用调度程序，而调度程序会选择其他进程运行。写入进程实际处于可中断的等待状态，当内存中有足够的空间可以容纳写入数据，或内存被解锁时，读取进程会唤醒写入进程，这时，写入进程将接收到信号。当数据写入内存之后，内存被解锁，而所有休眠在索引节点的读取进程会被唤醒。