XV6

xv6 的文件是由目录显示的，而在进程中想要读取文件，要经过以下几个步骤：

用 open 打开文件，会生成一个 file 结构体，file 结构体中包括读写权限
read 函数可以读文件，write 可以写文件，是否可以读写由 f->readable 和 f->writable 决定。
在 inode 中添加相应的变量，使得读写真正由文件本身控制。

1. 实验步骤

在 xv6 中，表示一个文件的结构体如下：

struct file {
  enum { FD_NONE, FD_PIPE, FD_INODE } type; // 文件类型
  int ref;                // reference count
  char readable;          // 读权限
  char writable;          // 写权限
  struct pipe *pipe;      // 管道地址
  struct inode *ip;       // 索引节点地址
  uint off;               // 文件偏移
};

关于文件读写的系统调用有如下：

int open(const char*, int);       // 打开文件，flags 指定读/写模式
int read(int, void*, int);        // 从文件中读 n 个字节到 buf
int write(int, const void*, int); // 从 buf 中写 n 个字节到文件
int close(int);                   // 关闭打开的 fd

xv6 创建文件时，有 4 种模式：

读 1 写 1，可读可写
读 1 写 0，可读不可写
读 0 写 1，不可读，可写
读 0 写 0，不可读，不可写

创建或使用文件的第一步是用 open() 函数打开对应的文件，open(pathname, omode) 实现逻辑如下：

如果 omode 包含了 O_CREATE，则 open 函数会先调用 create() 函数创建一个文件。如果不包含 O_CREATE 参数，则根据路径名找文件。
如果 1 成功了，那么接下来就分配文件结构体 f 对文件的访问权限进行控制，而文件结构体的初始化，则是由 omode 来完成，索引节点没有做任何权限处理，这里的 readable 和 writable 完全是由进程创建文件时指定的。
f->readable 是设定比较难懂，omode 与 O_WRONLY 相与，如果 omode 包含 O_WRONLY 的话，那么得到的结果非零，取非后得到零。也就是说如果是只读，f-readable 为零，没毛病。
f->writable 的值和 O_WRONLY、O_RDWR 有关，其中一个不为零即可。
这里可以发现 O_RDONLY 并没有用到。

可以看出 xv6 在创建文件时需要指定文件的读写权限，由于 xv6 是单用户系统，所以不需要考虑用户之间的权限管理。

所以我们测试一下如下特性。

如果用只读模式创建文件，可否写入数据。
如果用只写模式打开文件，可否读入数据。

源文件 ftest.c 内容如下：

#include "types.h"
#include "stat.h"
#include "user.h"
#include "fcntl.h"

int
main()
{
  char str[20] = "hello world!\n";
  int fd = open("content", O_CREATE | O_RDWR);
  int n = write(fd, str, 20);
  printf(1, "n = %d\n", n);
  exit();
}

这里的 open 函数创建了一个文件，模式是可读可写，此时 n 为 20，但是我们将 O_RDWR 去掉，发现 n 为 -1，也就是说，xv6 已经实现了文件的读写保护模式。

xv6 内执行完此程序后，我们运行 ls，可以发现多了个 content 文件，利用 cat 指令可以得到 content 的内容

content        2 20 20
$ cat content
hello world!

2. cat

Linux 有个常用指令 cat，在 xv6 中也实现了，源文件为 cat.c，我们可以发现，cat 其实不是内核服务，而是用户程序，通过调用 open 函数打开文件，若没有指定只写（omode=0），那么就可读，利用 read 来读取文件内容，然后用 write 函数将内容写到对应的文件中，默认的文件是控制台（fd=1），我们可以重定向将内容输出到另一个文件中。

当完成读取任务后，会调用 close 函数释放对应的文件描述符。

注意：文件是否存在，不是由文件描述符决定，而是由 ftable 决定，也就是是，xv6 系统最后只能有 100 个文件。

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