Implementacao de Sistema de Arquivos DCC605FS - UFMG

Universidade Federal de Minas Gerais DCC605 Sistemas Operacionais Trabalho Prático Cronograma e execução Sistema de Arquivos DCC605FS Interface do sistema de arquivos Estruturas do sistema de arquivos struct superblock struct inode struct nodeinfo struct freepage Desenvolvimento e Avaliação Relatório Execução Execução em dupla Sistema de Arquivos DCC605FS Neste trabalho você irá implementar as primitivas de um sistema de arquivos o DCC605FS O DCC605FS é armazenado dentro de um arquivo no sistema operacional Da mesma forma que você pode abrir um arquivo compactado zip e navegar pelo seu conteúdo um sistema operacional pode montar um arquivo contendo um sistema de arquivos DCC605FS e navegar pelo seu conteúdo Interface do sistema de arquivos Neste trabalho você irá implementar parte das funções do DCC605FS em particular as funções para formatar um arquivo em disco com um novo DCC605FS e para retornar um bloco livre no sistema de arquivos De forma mais detalhada as funções que você deve implementar são struct superblock fsformatconst char fname uint64t blocksize Constrói um novo sistema de arquivos no arquivo fname O arquivo fname deve existir no sistema de arquivos do sistema operacional O sistema de arquivos DCC605FS criado em fname deve usar blocos de tamanho blocksize o número de blocos no sistema de arquivos deve ser calculado automaticamente baseado no tamanho do arquivo fname O sistema de arquivos deve ser inicializado com um diretório raiz vazio o nome do diretório raiz deve ser como em sistemas UNIX Esta função retorna NULL em caso de erro e guarda em errno o código de erro apropriado Se o tamanho do bloco for menor que MINBLOCKSIZE a função falha e atribui EINVAL a errno Se existir espaço em fname insuficiente para armazenar MINBLOCKCOUNT blocos a função falha e atribui ENOSPC a errno Execute man errno no Linux para estudar sobre erros do sistema struct superblock fsopenconst char fname Abre o sistema de arquivos em fname e retorna seu superbloco Retorna NULL em caso de erro e carrega o código de erro em errno Caso o superbloco em fname não contenha o marcador de sistemas de arquivo DCC605FS 0xdcc605f5 a função falha e atribui EBADF a errno Note que suas funções fsformat e fsopen não devem permitir que o mesmo sistema de arquivo seja aberto duas vezes para evitar corrupção dos arquivos No caso do sistema de arquivos já estar aberto ambas funções devem falhar e atribuir EBUSY a errno int fsclosestruct superblock sb Fecha o sistema de arquivos apontado por sb Libera toda a memória e recursos alocados à estrutura sb Retorna zero se não houver erro Em caso de erro um valor negativo é retornado e errno indica o erro Se sb não tiver o marcador 0xdcc605f5 atribui EBADF a errno uint64t fsgetblockstruct superblock sb Pega um ponteiro para um bloco livre no sistema de arquivos sb O bloco retornado é retirado da lista de blocos livres do sistema de arquivos Retorna zero caso não existam mais blocos livres retorna uint64t1 e atribui errno caso um erro ocorra int fsputblockstruct superblock sb uint64t block Retorna o bloco de número block para a lista de blocos livres do sistema de arquivo sb Retorna zero em caso de sucesso e um valor negativo em caso de erro Código de erro se ocorrer é salvo em errno int fswritefilestruct superblock sb const char fname char buf sizet cnt Escreve cnt bytes de buf no sistema de arquivos apontado por sb Os dados serão escritos num arquivo chamado fname O parâmetro fname deve conter um caminho absoluto Retorna zero em caso de sucesso e um valor negativo em caso de erro em caso de erro este será salvo em errno pex espaço em disco insuficiente Se o arquivo já existir ele deverá ser sobrescrito por completo com os novos dados ssizet fsreadfilestruct superblock sb const char fname char buf sizet bufsz Lê os primeiros bufsz bytes do arquivo fname e coloca no vetor apontado por buf Retorna a quantidade de bytes lidos em caso de sucesso pode ser menos que bufsz se o arquivo for menor que bufsz e um valor negativo em caso de erro Em caso de erro a variável errno deve ser utilizada para indicar qual erro aconteceu int fsunlinkstruct superblock sb const char fname Remove o arquivo chamado fname do sistema de arquivos apontado por sb os blocos associados ao arquivo devem ser liberados Retorna zero em caso de sucesso e um valor negativo em caso de erro em caso de erro este será salvo em errno de acordo com a função unlink em unistdh pex arquivo não encontrado int fsmkdirstruct superblock sb const char dpath Cria um diretório no caminho dpath O caminho dpath deve ser absoluto começar com uma barra Retorna zero em caso de sucesso e um valor negativo em caso de erro em caso de erro este será salvo em errno de acordo com a função mkdir em unistdh pex diretório já existente espaço em disco insuficiente O caminho dpath não deve conter espaços A função fsmkdir não precisa criar diretórios recursivamente ela cria apenas um diretório por vez Para criar o diretório xy é preciso antes criar o diretório x se o diretório x não existir retorne ENOENT int fsrmdirstruct superblock sb const char dname Remove o diretório no caminho dname O caminho dname deve ser absoluto começar com uma barra Retorna zero em caso de sucesso e um valor negativo em caso de erro em caso de erro este será salvo em errno de acordo com a função rmdir em unistdh pex ENOTEMPTY se o diretório não estiver vazio O caminho dname não deve conter espaços char fslistdirstruct superblock sb const char dname Retorna um string com o nome de todos os elementos arquivos e diretórios no diretório dname os elementos devem estar separados por espaço Os diretórios devem estar indicados com uma barra ao final do nome A ordem dos arquivos no string retornado não é relevante Por exemplo se um diretório contém três elementosum diretório d1 e dois arquivos f1 e f2esta função deve retornar d1 f1 f2 Estruturas do sistema de arquivos Para facilitar a codificação do DCC605FS várias estruturas de dados já foram definidas Você deve manter estas estruturas de dados como definidas para permitir interoperação de diferentes implementações do DCC605FS Para facilitar você pode assumir que o DCC605FS só será utilizado em computadores littleendian como o Intel x86 e x64 struct superblock struct superblock uint64t magic 0xdcc605f5 uint64t blks number of blocks in the filesystem uint64t blksz block size bytes uint64t freeblks number of free blocks in the filesystem uint64t freelist pointer to free block list uint64t root pointer to root directorys inode int fd file descriptor for the filesystem image O superbloco é sempre armazenado no primeiro bloco do arquivo onde o DCC605FS foi criado Os primeiros 64bits campo magic devem conter o valor 0xdcc605f5 O campo root deve conter um ponteiro para o bloco que armazena o diretório raiz do sistema de arquivo O inteiro fd é utilizado para armazenar o descritor do arquivo utilizado para montar o sistema de arquivo via fsopen ou fsformat durante a formatação struct inode struct inode uint64t mode uint64t parent if mode does not contain IMCHILD then parent points to the directory that contains this inode if mode contains IMCHILD then parent points to the first inode ie the inode without IMCHILD for the entity represented by this inode uint64t meta if mode does not contain IMCHILD then meta points to this inodes metadata struct nodeinfo if mode contains IMCHILD then meta points to the previous inode for this inodes entity uint64t next if this files data block does not fit in this inode next points to the next inode for this entity otherwise next should be zero uint64t links if mode contains IMDIR then entries in links point to inodes for each entity in the directory otherwise if mode contains IMREG then entries in links point to this files data blocks A mesma estrutura inode acima é utilizada para armazenar diretórios e arquivos Em diretórios os links apontam para inodes das entidades arquivos e diretórios contidos no diretório Em arquivos os links são ordenados e apontam para os blocos contendo os dados do arquivo O campo mode diferencia entre os dois casos com as máscaras define IMREG 1 regular inode normal file define IMDIR 2 directory inode Diretórios com muitas entidades e arquivos muito grandes podem requerer quantidade de entradas no vetor links maior que disponível em um único bloco Neste caso o DCC605FS cria uma lista encadeada de inodes para representar a entidade O campo next aponta para o próximo inode na representação da entidade ou tem o valor zero se o inode for o último Todos os inodes de uma entidade que não são o primeiro possuem a constante IMCHILD em seu campo mode define IMCHILD 4 child inode A semântica dos campos parent e meta de um inode varia como dependendo se o inode for IMCHILD ou não Para inodes IMCHILD o campo parent aponta para o primeiro inode da entidade o inode que não é IMCHILD o campo meta aponta para o inode anterior na representação da entidade Para inodes que não são IMCHILD o campo parent aponta para o inode principal sem IMCHILD do diretório que contém a entidade o campo meta aponta para o inode que contém os metadados do arquivo struct nodeinfo struct nodeinfo struct nodeinfo uint64t size for files mode IMREG size should contain the size of the file in bytes for directories mode IMDIR size should contain the number of files in the directory uint64t reserved7 reserving some space to implement security and ownership in the future char name remainder of block used to store this entitys name A estrutura struct nodeinfo armazena metadados de uma entidade Por enquanto só armazenamos o tamanho e o nome da entidade Para arquivos IMREG size deve conter o tamanho do arquivo em bytes Para diretórios IMDIR size deve conter o número de entidades no diretório A cadeia de caracteres em name deve terminar com o caractere nulo 0 struct freepage struct freepage uint64t next link to next freepage or zero if this is the last freepage uint64t count uint64t links remainder of block used to store links to free blocks count counts the number of elements in links stored from links0 to linkscounts1 A struct freepage serve para armazenar os blocos de dados livres Como inodes as páginas contendo os blocos de dados livres são encadeadas através dos campos next O vetor links contém ponteiros para blocos livres no sistema de arquivos O campo count contém o número de blocos livres nesta página e serve para indexar o vetor links Importante Os ponteiros para blocos no sistema de arquivo têm 64bits e contam o número de blocos no sistema de arquivo a partir de zero não contam número de bytes Importante A manutenção dos blocos livres não deve utilizar quantidade arbitrariamente grande de blocos no disco Em particular o teste padronizado confere se a quantidade de blocos utilizados num sistema de arquivos vazio é menor que seis idealmente a manutenção de blocos livres deve utilizar os blocos livres Desenvolvimento e Avaliação Você pode baixar o arquivo fsh contendo as definições acima no pacote com o script de teste Sua avaliação será feita através de uma versão estendida de um teste padronizado disponibilizado para você testar seu código Se você identificar falhas ou ambiguidades ou problemas nesta especificação descrevêlas ao professor pode resultar na atribuição de pontos extras Note que a estrutura inicial do sistema de arquivos e os algoritmos para controle do espaço livre foram deixados em aberto intencionalmente Entrega Você deve entregar o arquivo fsc implementando as funções especificadas acima Você deve entregar também uma documentação de 4 páginas 2 folhas em fonte 10 pontos descrevendo com figuras a organização inicial do seu sistema de arquivos e a organização das páginas de blocos livres com figuras também Sua documentação também deve discutir e justificar as escolhas realizadas