正常
Lab 012 · ext2 间接块验证
对应
document/book/08-filesystem/012/。验证档 A 档:这一章兑现 065 的承诺——把 ext2 的 double-indirect(i_block[13])真做了,撤掉 065 的 4096 块 workaround。punchline 是 822 KB 文件(远超 single-indirect 268 KB 上限)真能在 1024 块的 ext2 上完整读写。验证靠 host 单测(算法门)+ dyn smoke(真内核门)双覆盖——run-kernel-test 自己守不住这层(测试文件都太小,走 direct)。
目标
确认六件事:
- ext2 三级块映射:direct(
i_block[0-11])+ single-indirect([12])+ double-indirect([13]); - double-indirect 三层算术:
offset/ptrs+offset%ptrs两层除余定位; - 写路径二次 read-modify-write:scratch buffer 单块,写下层后改上层前必须重新读回(头号坑);
- write 放开了 file_block 上限:原来只让写 direct,现在到 double-indirect;
- 撤了 065 的 4096 块 workaround:改回 1024(ext2 默认);
- double-indirect 双覆盖:host 单测(算法 round-trip)+ dyn smoke(真内核 822 KB ldso 走
i_block[13])。
步骤
1. host 单测:三层算法门
bash
./build/test/test_ext2_ops应看到 30 passed, 0 failed。里头关键的几条:single-indirect round-trip、double-indirect round-trip(在一个 512 块的 sim 盘上写 276 块 = 268 直/单 + 8 落 double,读回逐层 spot-read direct/single/double,断言 i_block[12]/i_block[13] 头指针置了)。这一层是「算法门」——host sim 镜像 kernel 的三层算术(host_resolve_data_block 共用 resolver),没有 kernel 的 scratch-dance,但三层算术和盘上布局跟 kernel 一致,所以能守算法不变量。
2. ext2 三级块映射 + 三层算术
bash
sed -n '371,390p' kernel/fs/ext2_inode.cpp应看到 double-indirect 的三层算术注释 + 代码:ptrs_per_block = block_size/4(1024 块下 256)、di_base = DIRECT + ptrs(268)、offset = file_block - di_base、idx1 = offset/ptrs(double 块里哪个 single 指针)、idx2 = offset%ptrs(那个 single 块里哪个数据指针)。这就是「文件块号落进 double-indirect 区后怎么定位到数据块」。
3. 写路径头号坑:二次 read-modify-write
bash
sed -n '428,440p' kernel/fs/ext2_inode.cpp应看到注释 Re-read the double-indirect block: writing the child clobbered buf. + 重新 read_block(di_blk, block_buf_)。这是头号坑:scratch buffer block_buf_ 单块,每写一块覆盖它;分配下层块、写盘后,要改上层指针前必须重新读回上层块,不然改的是被覆盖的垃圾——毁 inode 元数据。三层逐层下钻、逐层落盘,每层回头改上层前都重新读,跟 single-indirect 既有写法对齐。
4. 撤 065 的 4096 块 workaround
bash
sed -n '52,60p' scripts/create_ext2_disk.sh应看到 BLOCK_SIZE=1024 + 注释从「workaround:double-indirect 截断」改成「double-indirect 已支持,1024 块是 ext2 默认」。065 为了绕过 double-indirect 缺失改成 4096(把 single-indirect 上限从 268 KB 推到 4 MB);这一章真修完,改回 1024,让 double-indirect 真有文件走。
5. write 放开了 file_block 上限
bash
grep -nE "file_block|max_file_block|EXT2_DIRECT_BLOCKS" kernel/fs/ext2_common.cpp | head应看到 write 路径的 file_block 门从原来的 > EXT2_DIRECT_BLOCKS(只让写 direct 区,0..12)放开到 double-indirect 上限(max_file_block)。原来的门太紧——single-indirect 那 256 个槽基本没用上,文件写到 13 块就被 break。放开后写才能真正长进 single/double 区。
6. dyn smoke:真内核走 double-indirect(需 musl 工具链)
这是「真内核门」,要构建 musl 动态工具链(同 065):
bash
tools/musl/build-musl.sh
tools/musl/build-hello-dyn.sh
cmake -B build -DCINUX_MUSL_DYN_SMOKE=ON
cmake --build build --target run-kernel-test 2>&1 | grep -iE "Hello from musl|hello-dyn|segment read failed" | head应看到几行 Hello from musl on CinuxOS! + hello-dyn 5/5 iters PASS,没有 [ELF] segment read failed at offset 274432(那是 double-indirect 坏时的现象)。822 KB 的 ldso 装在 1024 块的 ext2 上 = 803 块,远超 single-indirect 268 上限,execve 读它的 PT_LOAD 段 offset 274432 起全部走新写的 i_block[13]。这是 double-indirect 在真 QEMU 内核被走到且工作正常的铁证。
没编 musl 工具链的话,这道门跳过,靠步骤 1 的 host 算法门 + 步骤 2/3/4/5 的源码锚点验。
两腿汇总(run-kernel-test 自己,不依赖 musl):
bash
cmake --build build --target run-kernel-test-all 2>&1 | grep -E "Tests: 9[0-9][0-9] passed" | tail -1应看到单核 + -smp 2 两腿各 997 passed, 0 failed(ext2 内部修复,测试数不变)。
验收清单
- [ ]
./build/test/test_ext2_ops报 30 passed(含 double-indirect round-trip 算法门)。 - [ ]
ext2_inode.cpp:371三层算术(offset/ptrs+offset%ptrs),ptrs_per_block=block_size/4。 - [ ]
ext2_inode.cpp:431写路径重新read_block(二次 read-modify-write,scratch buffer 单块的坑)。 - [ ]
ext2_common.cppwrite 的file_block门放开到 double-indirect 上限(原只 direct)。 - [ ]
create_ext2_disk.sh:60BLOCK_SIZE=1024(撤 065 的 4096 workaround)。 - [ ] (编了 musl)
CINUX_MUSL_DYN_SMOKE=ON跑出 822 KB ldso 走i_block[13]、5× Hello、无segment read failed;两腿 997/0。
别做这些
- 别指望 run-kernel-test 守得住这一层——测试文件(shell 17 KB、motd)都太小走 direct,碰不到 indirect;CI 也不跑 musl dyn smoke。这一层靠 host 单测(算法)+ dyn smoke(真内核)双覆盖,run-kernel-test 只证零回归。
- 别在写路径省掉「重新读回上层块」——scratch buffer 单块,写下层后 buffer 已被覆盖,直接改上层指针就是改垃圾,毁 inode 元数据。必须二次 read-modify-write,跟 single-indirect 既有写法对齐。
- 别以为 triple-indirect(
i_block[14])也做了——那是256³> 16 GB 文件的事,显式不做。hobby OS 的盘才 8 MB,连 single-indirect 都用不满(除了那个 ldso)。 - 别留 065 的 4096 块 workaround——真修完就该改回 1024(ext2 默认)。4096 只是绕过,不是正解;留着会让 double-indirect 一直没人走(822 KB 落 single-indirect 4 MB 上限内),真修就白做了。
- 别以为 host 单测能验 scratch-dance——host sim 直访
data_blocks[],没有 kernel 的单缓冲 dance。它守的是三层算术,scratch-dance 的正确性靠 dyn smoke(真内核)那道门。