收尾:验证、没做的、小结

验证

三层验证,合起来才够。

第一层:host 无 tmpfs 单测——讲清为啥没有。tmpfs.cpp 虽然是纯逻辑(无 kprintf),理论 host 可链,但实际 Book 工作树没给 tmpfs 配 host 单测。原因跟 ProcFS 类似:tmpfs.cpp 依赖 kernel/fs/file.hpp(inode_ref)、kernel/lib/string.hpp 这些 kernel-only 路径,host 链进来缺符号。所以 tmpfs 的核心机制测走 kernel harness,不靠 host。这跟 DevFS(有 CharSink 注入缝、host 可测)不一样,跟 ProcFS(直读 registry、host 不可测)更像。

第二层:kernel 测试,十例机制测 + 一例 syscall 真挂测。test_tmpfs.cpp 的 TmpFs section(test_tmpfs.cpp:287)十例:mount+root、create/write/read 往返、append+offset read、truncate 缩放、跨 4KB 边界扩容+gap 零填、mkdir+readdir+嵌套 lookup、stat(file+dir)、unlink(文件+空目录/非空目录拒删)、负面路径(缺项/重名/穿文件下走)。测试用栈局部 TmpFs 直驱 InodeOps(TmpFs tfs; tfs.mount();),不走挂载表/syscall,所以确定性高、不污染全局 fd 表/挂载表。另有一例 syscall 级真挂测在 test_vfs_syscall.cpp:test_sys_open_creates_tmpfs_file_with_o_creat(test_vfs_syscall.cpp:224)靠 setup_tmpfs_at_tmp(test_vfs_syscall.cpp:80)把堆 TmpFs 真注册进 /tmp 全局挂载表(vfs_mount_add("/tmp", tfs),默认 owned=false),然后 do_openat_kernel(O_CREAT) 建文件、lookup+stat 验内容真在 tmpfs 里。这例证明 tmpfs 经挂载表 + syscall 路径端到端通。

第三层:make run 冒烟 + busybox smoke。make run 起 QEMU,看 boot 序列出现 [TMPFS] mounted at /tmp(tmpfs_init.cpp:48 的 kprintf)。进 shell 后用 busybox 做一组操作:echo hello > /tmp/hello.txt && cat /tmp/hello.txt(可写可读、字节对得上)、mkdir /tmp/build && touch /tmp/build/a.o && ls /tmp/build(目录可建可列)、rm /tmp/build/a.o && ls /tmp/build(可删)、mount -t tmpfs none /mnt/tmp && touch /mnt/tmp/x && umount /mnt/tmp && mount -t tmpfs none /mnt/tmp && ls /mnt/tmp(运行时挂载/卸载/再挂,文件不见 = owned backend 真 delete)。

怎么算真能用 /tmp。 boot 冒烟 [TMPFS] mounted at /tmp + busybox smoke 两腿绿只是间接证据,不是 big_kernel_test 机制测的直接断言——三层证据合力,任一单独都不够。run-kernel-test-all 两腿(单核 + -smp 2)绿是机制层,boot + busybox 是用户态层。

这章没做的

• 无 inode 级 last-close 语义。unlink 摘链后直接 delete[] data + delete node,完全不查 inode 的 refcount。内核里其实有个 open-description 引用计数(Inode.refcount,inode_ref/inode_unref 在 file.cpp),open fd 持一份。Linux 真语义是「unlink 时仍有 open fd 则延迟到 last close 释放」;Cinux 的 tmpfs 不看它,所以**「先 open 再 unlink」会有 use-after-free 风险**。这是诚实简化,依赖 close-before-unlink(GCC 临时文件模式正是如此),真 last-close 语义留 follow-up。
• 非空目录删除返 EIO 而非 ENOTEMPTY。Error 枚举(Cinux-Base 子模块)无 DirectoryNotEmpty 项,unlink 非空目录返 Error::IOError → syscall 边界 kEio。契约层满足,errno 不精确,留子模块加枚举项后修。
• symlink / hardlink / rename 未实现。InodeOps 基类有 symlink/link/rename 这三个虚函数(inode.cpp:86-97),默认返 Error::NotImplemented;tmpfs 的 TmpFileOps/TmpDirOps 一个都没覆写,所以落到基类就是 NotImplemented → syscall 边界 kEnosys。busybox ln -s /tmp/a /tmp/b、mv /tmp/a /tmp/b 在 /tmp 下都会失败。GCC 编译中间产物模式不太依赖这些(rename 原子换名用得少),所以这章先不做,留 follow-up——这是 tmpfs 相对 Linux 的一个明显行为缺口,跟「非空目录返 EIO」是同类已知简化。
• 单 per-FS Spinlock 粗粒度。一个 Spinlock(tmpfs.hpp:102)串行化所有树变更 + 内容 I/O。/tmp 专用低竞争场景够用,/tmp 上 GCC 多进程高并发未做并发压测。刻意不给 per-node 锁——是为了避开父/子嵌套加锁的 AB-BA 死锁。per-node 锁 / RCU 留 follow-up。
• 无内存上限 / 无 swap 支撑。tmpfs 理论上可吃光全部堆,本实现无 size=/mode= 挂载选项、无 max_blocks 配额。Linux tmpfs 有 size= 挂载选项,Cinux 的没有。write 里 new uint8_t[newcap] 失败会抛(无 nothrow),kernel 端 new 失败的语义本章不覆盖。swap 回收、oom-kill 全无。
• MS_ / MNT_ flags 全接受但忽略**。sys_mount 的 flags(MS_NOSUID/MS_NODEV/MS_NOEXEC/MS_RDONLY 等)注释明写「accepted for Linux ABI parity but not yet modelled」(sys_mount.cpp:46);umount2 的 MNT_FORCE/MNT_DETACH/MNT_EXPIRE 也是 [[maybe_unused]](sys_umount2.cpp:22)。只读挂载、noexec、强卸忙挂载都没建模——挂出来都是可读写可执行。
• mmap on tmpfs、大文件 offset 溢出防护未做。
• /proc/mounts 不存在。busybox mount(无参)列挂载点需要它,ProcFS 动态节点扩展没做,所以 mount 命令列不出当前挂载——但挂载本身是生效的(vfs_resolve 能命中)。
• 内容不进 PageCache 是设计如此,不是缺陷——is_page_cacheable() 默认 false 是特性。

小结

• tmpfs 是内存型虚拟 FS 范式(DevFS 010 / ProcFS 011 已立)的第三次复用:FileSystem 子类 + InodeOps 子类 + boot _init.cpp。差别只在「内容是不是真数据」——tmpfs 的内容是用户态写进去的字节,住在堆上。
• 数据存哪:TmpNode 内嵌 Inode + fs_private 指回自身,从 DevFS 的「单例 FS 指自己」升级到「per-node 指自己」;文件内容住 data/capacity/size 三件套。写路径三件事:4KB 对齐摊销扩容、gap 零填防 stale 堆字节、靠 is_page_cacheable() 默认 false 绕开磁盘 PageCache——正确性来自一个被故意留在默认值的虚函数,不是显式代码。
• 目录树怎么长:单向兄弟链表代替 DevFS 的定长表(first_child+next_sibling,头插,无上限);make_node 共用 create/mkdir,unlink 带 prev 摘链,lookup 真正多段 walk(扁平的 DevFS/ProcFS 不需要)。
• 两条挂载通路:boot 静态 g_tmpfs unowned(/tmp 命超表,umount2 只摘槽);sys_mount 堆对象 owned=true(umount2 走 free_tree 回收整棵树)。差别全在挂载表那个 owned bool——实际决定生命周期的是「挂载表登不登记所有权」,不是「对象在哪创建」。
• 诚实边界:无 last-close 语义(unlink 立即删,先 open 再 unlink 有 UAF 风险)、非空目录删返 EIO 非 ENOTEMPTY、symlink/link/rename 未实现(返 ENOSYS)、单 per-FS 锁粗粒度、无 size 上限/无 swap、flags 全接受但忽略、/proc/mounts 不存在。这些不假装做了,留给后续工程债。