正常
调试现场与验证
005 本身没有 notes(pack 里那两条 GP fault / MMIO 碰撞是 006/009 的,属后续 tag,不进本章)。但 ext2 这套有几个高发坑,值得当调试现场。
一是 单 DMA 缓冲被覆盖。整个 ext2 共用一个一页缓冲。读单间接块时,缓冲里是指针表;紧接着读数据块,指针表就被冲掉了。如果你写代码时把「读间接块」和「读数据块」之间还插了别的 read,或者把指针表地址存下来想稍后用——指望着缓冲内容还在——就拿到了被覆盖后的垃圾。规矩:每次 read_block 后立刻把需要的信息取走(拷贝或解析),绝不跨下一次 read 持有缓冲指针。
二是 inode 定位数学算错。(ino-1) 的 1-based、bg_inode_table 是块号不是字节、index*inode_size 的除法取块/取余——任何一个搞反,读出来的 inode 是错的。症状是 mount 时根 inode 读出来 mode 全错、magic 验过了但根目录认不出,或 lookup 一钻目录就崩。这道数学必须和规范逐一对照,host 单测专门焊它。
三是 rec_len == 0 导致死循环。扫目录项靠 pos += rec_len 步进。损坏数据或偏移算错时遇到 rec_len==0,pos 不前进、原地踏步死循环。那道 if (entry->rec_len == 0) break; 不能省。同样,pos + 头大小 > block_size 的越界检查也得有,防止读到块尾半个目录项。
四是 全局 g_ext2_instance 限制单挂载。InodeOps 的函数签名里没有 Ext2*,回调里要读块只能靠一个全局 g_ext2_instance 找回实例。这意味着同时只能挂一个 ext2——挂第二个会覆盖这个全局,前一个的 InodeOps 回调就指错了实例。这是 003 那套「InodeOps 是自由函数」设计的代价(003 的吐槽里说了,这套后来会被重构成虚函数、实例随 inode 走,这个全局也就没必要了)。这一章老实接受「单 ext2 挂载」的限制。
五是 AHCI port 选错。ext2 盘在 port 1(port 0 是启动/内核盘)。Ext2 ext2(ahci, 1) 写成 port 0,会去读启动盘、读到一堆非 ext2 数据,magic 校验直接失败(Invalid magic)。盘在哪个 port 是 cmake/qemu.cmake 里挂的,驱动得对应。
验证
ext2 的逻辑(块大小换算、inode→块组/索引数学、直接/间接块翻译、目录项 rec_len 步进)大半能在 host 上镜像测。test_ext2.cpp 把这些纯算术抄了一份测:block_size 从 log_block_size 算对、inode 号到 group/index 的除法取余、直接块 vs 单间接块的 file_block→disk_block 翻译、目录项按 rec_len 步进:
bash
ctest --test-dir build -R ext2 --output-on-failure真盘、真 AHCI、真 ext2 在 QEMU 里验。先造盘——create_ext2_disk.sh 用 mkfs.ext2 -b 1024 -O none -N 128 造个 4MB ext2,再用 debugfs 往里塞 /etc/motd 和 /hello.txt(用 debugfs 是为了不用 root/挂载权限)。QEMU 把它挂到 AHCI port 1。机内测 test_ext2.cpp 验 mount 成功、按路径 lookup 找到文件、read 读出内容:
bash
cmake --build build --target run-kernel-test或直接跑完整内核,验收点是启动时那段 [EXT2] 日志——Superblock valid: magic=0xef53、block_size=、groups=,以及 [VFS] ext2 mounted at /。能读到磁盘上 /hello.txt 的内容(Hello from ext2!),整条「AHCI 读块 → ext2 解析 → VFS 暴露」链路就通了。这章的难点和前几章一样:正确性靠现象间接验证,所以 host 算术测(焊死 inode/块翻译)+ 机内测(真盘跑一遍)缺一不可。