dir命令 和 文件写入
1.简介
本节要实现的控制台命令是dir
它的作用是列举出当前目录下的文件信息
我们当前的操作系统根本没有硬盘 更没有文件系统
那么这个命令列举的文件从哪里来呢?
由于我们的系统内核是存储在软盘上的 因此 我们直接把软盘当做系统硬盘
该命令列举的是存储在虚拟软盘上的文件
假设我们在虚拟软盘上存储了两个文件
分别为abc.exe, efg.sys,文件的大小分别为256字节和128字节
2.代码
我们先看看FAT12文件系统是如何记录文件信息的
每个存储在FAT12系统上的文件都有一个文件目录 用于存储文件的基本信息
这个目录的数据结构如下
struct FILEINFO { unsigned char name[8], ext[3], type; char reserve[10]; unsigned short time, date, clustno; unsigned int size; };
这个结构体的头8个字节对应name,也就是文件名 也就是说存储的文件 它的名称绝不能对于8个字符
接下来三个字节对应的是文件扩展名 第12个字节 也就是type 它对应的是文件的类型
它的值意义如下
0x01 只读文件 0x02 隐藏文件 0x04 系统文件 0x08 非文件信息 0x10 目录
接下来的10字节为保留 这是微软规定的
跟着的两个字节
首先是time 和 date 用于表示文件的生成时间
最后4个字节就是文件的大小
当前 我们的虚拟软盘所存储的信息
其布局是这样的 最开始的512字节是引导扇区代码
接下来存储的就是系统内核
然后跟着是FAT12文件系统对应的文件目录
也就是上面描述的数据结构 存了几个文件 就有几个FILEINFO数据结构
由此先看看 我们当前的内核到底有多大 这样我们才能计算出文件目录在软盘中的位置
进而确定它加载到内存后 所对应的位置
运行生成虚拟软盘的java工程 通过输出
当前系统内核的大小总共是71个扇区
每个扇区大小是512字节
因此内核的总大小是71*512=0x8E00 字节
我们的内核加载到内存时 是从起始地址0x8000开始的
于是内核在内存中的末尾地址就是
0x10E00 = 0x8000 + 0x8E00
由于我们把文件的目录信息直接跟在内核末尾的,因此文件目录信息的起始地址就是0x10E00.
接着我们看看 文件目录信息是如何写到虚拟磁盘上的
import java.nio.ByteBuffer; public class FileHeader { private byte[] header = new byte[32]; public void setFileName(String s) { int len = s.length() > 8 ? 8 : s.length(); for (int i = 0; i < len; i++) { header[i] = (byte)s.charAt(i); } } public void setFileExt(String s) { int len = s.length() > 3 ? 3 : s.length(); for (int i = 0; i < len; i++) { header[8+i] = (byte)s.charAt(i); } } public void setFileType(Byte t) { header[11] = t; } public void setFileTime(byte[] time) { header[22] = time[0]; header[23] = time[1]; } public void setFileDate(byte[] date) { header[24] = date[0]; header[25] = date[1]; } public void setFileClusterNo(byte[] no) { header[26] = no[0]; header[27] = no[1]; } public void setFileSize(int size) { byte[] buf = ByteBuffer.allocate(4).putInt(size).array(); for (int i = 0; i < 4; i++) { header[28+i] = buf[3 - i]; } } public byte[] getHeaderBuffer() { return header; } }
一个FileHeader 类用来表示一个文件目录 它对应前头提到的FILEINFO数据结构
它提供了几个接口 用来设置文件名 扩展名等相关信息
public class DiskFileSystem { private Floppy floppyWriter; private int beginSec; private int fileHeaderCount = 0; private byte[] buffer = new byte[512]; private int cylinder = 0; public DiskFileSystem(Floppy disk, int cylinder, int sec) { this.floppyWriter = disk; this.beginSec = sec; this.cylinder = cylinder; } public void addHeader(FileHeader header) { if (fileHeaderCount >= 16) { flashFileHeaders(); fileHeaderCount = 0; buffer = new byte[512]; beginSec++; } byte[] headerBuf = header.getHeaderBuffer(); for (int i = 0; i < 32; i++) { buffer[fileHeaderCount * 32 + i] = headerBuf[i]; } fileHeaderCount++; } public void flashFileHeaders() { floppyWriter.writeFloppy(Floppy.MAGNETIC_HEAD.MAGNETIC_HEAD_0 , cylinder, beginSec, buffer); } }
DiskFileSystem 用于把文件目录结构写入到磁盘的指定地方
该类的初始函数需要传入几个参数
disk 表示虚拟磁盘
cylinder 表示文件目录所要写入的柱面
sec 表示所在柱面的起始扇区
我们编译运行一下
Java 运行之后 软盘的占用情况
...... Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:7 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:8 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:9 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:10 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:11 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:12 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:13 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:14 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:15 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:16 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:17 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 3 and sector:18 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:1 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:2 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:3 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:4 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:5 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:6 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:7 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:8 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:9 Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 4 and sector:10
可以看到 内核最后写入到虚拟软盘的第4柱面,第17扇区
(原老师是17 我是10 但是我比他小 所以我按老师的来就行 当然 也可以根据自己的情况来)
由于我们的文件目录紧跟着内核存储
因此 我们的文件目录要写入到第4柱面 第18扇区
于是我们在生成虚拟软盘时
在指定位置写下文件目录
public void makeFllopy() { writeFileToFloppy("kernel.bat", false, 1, 1); //test file system // 这里设置文件的存储位置 DiskFileSystem fileSys = new DiskFileSystem(floppyDisk, 4, 18); FileHeader header = new FileHeader(); header.setFileName("abc"); header.setFileExt("exe"); byte[] date = new byte[2]; date[0] = 0x11; date[1] = 0x12; header.setFileTime(date); header.setFileDate(date); header.setFileSize(256); fileSys.addHeader(header); header = new FileHeader(); header.setFileName("efg"); header.setFileExt("sys"); header.setFileSize(128); fileSys.addHeader(header); fileSys.flashFileHeaders(); //test file system floppyDisk.makeFloppy("system.img"); }
上面代码先创建了两个文件目录 这两个文件名分别为abc.exe 和 efg.sys
这两个文件是虚拟的 我们只在磁盘上构造它们的目录
在磁盘上并没有这两个文件的实际数据
磁盘上有了文件目录后 我们要编写内核代码 让内核能够读取显示相关信息
调整下代码
首先在global_define.h添加如下代码
#define ADR_DISKIMG 0x10E00 struct FILEINFO { unsigned char name[8], ext[3], type; char reserve[10]; unsigned short time, date, clustno; unsigned int size; };
ADR_DISKIMG 就是文件目录在内存中的起始地址
FILEINFO对应的就是前面提到过的FAT12文件系统对应的文件目录信息
当我们在控制台输入命令dir 后 控制台从指定位置 把FILEINFO结构数据读取出来
并把对应的文件名和文件大小显示出来
代码如下 在write_vga_desktop.c中
void console_task(struct SHEET *sheet, int memtotal) { .... struct FILEINFO* finfo = (struct FILEINFO*)(ADR_DISKIMG); for(;;) { .... else if (strcmp(cmdline, "dir") == 1) { while (finfo->name[0] != 0) { char s[13]; s[12] = 0; int k; for (k = 0; k < 8; k++) { if (finfo->name[k] != 0) { s[k] = finfo->name[k]; }else { break; } } int t = 0; s[k] = '.'; k++; for (t = 0; t < 3; t++) { s[k] = finfo->ext[t]; k++; } showString(shtctl, sheet, 16, cursor_y, COL8_FFFFFF, s); int offset = 16 + 8*15; char* p = intToHexStr(finfo->size); showString(shtctl, sheet, offset, cursor_y, COL8_FFFFFF, p); cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet); finfo++; } .... } .... }
当控制台收到dir命令时
它先从地址ADR_DISKIMG开始 读取第一个文件目录信息
如果文件名的起始第一个字符不是0
那么表明接下来的32字节表示有效的文件目录信息
于是代码先获取文件名 然后获取文件扩展名 最后得到文件大小
然后依次把这些信息显示到控制台上
接着越过32字节 再判断接下来的32个字节是否表示有效的文件目录信息
如果是 再按照原有逻辑 继续显示相关信息
3.编译和运行