編寫一個UNIX檔案系統

近日有人求助，要寫一個UNIX檔案系統作為暑假作業。這種事情基本是學作業系統的必須要做的或者是做過的，畢竟檔案系統是作業系統課程的一個重要組成部分。要實作這個UNIX檔案系統，很多人就紮進了UNIX V6的的系統源碼，以及《萊昂氏UNIX源代碼分析》和《返璞歸真:UNIX技術内幕》這兩本書，很多人出來了，很多人在裡面迷失了...最終忘了自己隻是要實作一個UNIX檔案系統而已。

       為何會迷失，因為代碼不是自己寫的，而且年代久遠，程式設計理念不同了，作者為何那樣寫不一定就能了解，實際上對于任何别人寫的代碼，總是會有一些不易了解的地方，當然，如果作者水準超級高，那麼代碼也就相對容易了解。是以，寫代碼永遠比讀代碼要容易！既然是要寫一個檔案系統，為何要用現成的UNIX V6代碼呢？如果了解了UNIX檔案的布局和結構，自己從零開始不參考任何現有的代碼做一個也不是什麼難事，最根本的是UNIX檔案系統本身，至于說代碼，僅僅是一個實作與使用者操作的一個接口而已。如果代碼是自己一點一點寫的，那麼你肯定能徹底明白每一行的每一個語句的精确含義，至于為何這麼寫，你當然及其明了！

       本文留下我倉促間幾個小時寫的一個類UNIX檔案系統的代碼，不是讓别人看的，是為了自己留檔，因為本文已經說了，看别人的代嗎隻能學習經驗，不能了解本質，更何況，你看的還得是超級一流的代碼，而我寫的，則是超級垃圾的代碼。我隻想說，了解問題的本質要比代碼重要得多，代碼，碼，并不是很多人想象中的那般重要！本文的實作基于Linux系統，即在Linux系統上編寫一個使用者态程式，實作UNIX檔案的IO接口以及操作。

       我一向堅持的原則，那就是任何東西的根本性的，本質上的原理以及背後的思想都是及其簡單的，所謂的複雜性都是優化與政策化的擴充帶來的，正如TCP一樣，UNIX的檔案系統也不例外！我們必須知道，什麼是最根本的，什麼是次要的。對于UNIX檔案系統，最根本的就是其布局以及其系統調用接口，一個處在最低層，一個在最上層開放給使用者，如下所示：

系統調用接口：open，write，read，close...

檔案系統布局：引導快，超級塊，inode區表，資料塊區

所有的在二者中間的部分都是次要的，也就是說那些東西不要也行，比如高速緩沖，高速緩存，VFS層，塊層...是以在我的實作代碼中，并沒有這些東西，我所做到的，僅僅是UNIX檔案系統所要求必須做到的最小集，那就是：

面對一個按照UNIX檔案系統标準布局的“塊裝置”，可以使用open，read，write等接口進行IO操作。

在實作中，我用一個标準的Linux大檔案來模拟磁盤塊，這樣塊的操作基本都映射到了Linux标準的write，read等系統調用了。

首先定義必要的結構體：

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