FAT32文件系统的小“秘秘”

raise_sail

                                                    周四，俺偶得空闲，上MSN来转了转，看看有没有MM可以套套辞什么的，唉，正郁闷于没找到目标下手欲转身溜下线时，突然，咔嚓一声炸雷，一弹出个消息窗口出现在俺眼前。原来，强大的“阿凡提”兄弟，又来发彪了：“呵呵，正巧有事想找你！”，俺暗付，要给俺介绍MM？！他自己都还没有解决战斗呢呀，嗯，正想强行输入88抓紧溜掉的时候，“你知道codepage和iocharset有什么区别么？”，K，算你快，唉，接招吧。然后，俺与之JJYY几十分钟有余，俺的功力渐已不支之际，他也被俺忽悠得是!@#$%^&*，哈哈，算是打一个平手。
    回到总舵后，沉下心来反省反省：是呀，自己一直将这两个参数和utf8当作尚方宝剑用，可是并不知道它们就怎么起作用的！呵呵，以前看FAT规范时是着重看BPB部分，因为那时俺偶而把用户的硬盘分区表搞掉，所以有时被充作技术支持恢复分区表去，其实也是在救赎自己～ 这次，是得把重点放在后面的文件组织上了。不过，俺不写一大堆FAT32的规范文本了，这里是一些与下文有关的简介：
    1、短文件名，使用的是单字节字符集，或者DBCS。在存储介质上保存时，文件名转换为大写形式后保存的，因为不同国家有不同的小写形式。
    2、长文件名，使用的是16bit字符集，即Unicode。在存储介质上保存时，不区分大小写。
    3、一个具有长文件名的文件，FAT32文件系统用一个短文件名目录项和多个长文件名目录项保存。这样，不支持长文件名的FAT实现也可以正常访问这种文件。短文件名目录项只保存11个字符，所以，为了分割基本文件名和扩展文件名，FAT实现得自己插入两者之间的“.”，实际上，在短文件名目录项的文件名字段内，不允许出现“.”。长文件名，就是长文件名啦。
    OK，从入口开始。不过，我懒得一点点展开了，反正这部分也是很简单，看过一点Linux情景分析的朋友都能看明白，我就提两个关键的地方出来吧：
               
               
                /*fat_fill_super() 函数：*/
    sbi = kzalloc(sizeof(struct msdos_sb_info), GFP_KERNEL);
/* 这是处理codepage选项的部分 */
    sprintf(buf, "cp%d", sbi->options.codepage);
    sbi->nls_disk = load_nls(buf);
/* 这是处理iocharset选项的部分 */
    sbi->nls_io = load_nls(sbi->options.iocharset);
    OK，那么nls_io/nls_disk是个什么东东哩？嗯，一个nls_table的结构指针，nls_table的定义如下：
struct nls_table {
    char *charset;
    char *alias;
    int (*uni2char) (wchar_t uni, unsigned char *out, int boundlen);
    int (*char2uni) (const unsigned char *rawstring, int boundlen,
             wchar_t *uni);
    unsigned char *charset2lower;
    unsigned char *charset2upper;
    struct module *owner;
    struct nls_table *next;
};
    估计你能猜出个一二，它是干什么的了。对于nls_cp936来说，它的charset和alias成员分别等于"cp936"和"gb2312"。嗯？你对load_nls()是怎么工作的也有兴趣？恭喜你，你与俺英雄所见略同呀，下面是简化后的代码：
struct nls_table *load_nls(char *charset)
{
    struct nls_table *nls;
    nls = find_nls(charset);
    return nls;
}
static struct nls_table *find_nls(char *charset)
{
    struct nls_table *nls;
    spin_lock(&nls_lock);
    for (nls = tables; nls; nls = nls->next) {
        if (!strcmp(nls->charset, charset))
            break;
        if (nls->alias && !strcmp(nls->alias, charset))
            break;
    }
    spin_unlock(&nls_lock);
    return nls;
}
    呵呵呵，这下明白了吧，codepage=cp936和iocharset=gb2312，在后端上是一样一样一样地！
    下一步，就是nls_io和nls_disk分别在什么时机上用呢？FAT实现里有几处使用它们的地方，但使用模式很相似，我们只看一个函数吧，解释见注释：
int fat_search_long(struct inode *inode, const unsigned char *name,
            int name_len, struct fat_slot_info *sinfo)
{
    struct super_block *sb = inode->i_sb;
    struct msdos_sb_info *sbi = MSDOS_SB(sb);
    struct buffer_head *bh = NULL;
    struct msdos_dir_entry *de;
    struct nls_table *nls_io = sbi->nls_io; /* 这是宝贝1，代号tom */
    struct nls_table *nls_disk = sbi->nls_disk;  /* 这是宝贝2，代号jerry */
    wchar_t bufuname[14];
    unsigned char xlate_len, nr_slots;
    wchar_t *unicode = NULL;
    unsigned char work[8], bufname[260];    /* 256 + 4 */
    int uni_xlate = sbi->options.unicode_xlate;
    int utf8 = sbi->options.utf8;
    int anycase = (sbi->options.name_check != 's');
    unsigned short opt_shortname = sbi->options.shortname;
    loff_t cpos = 0;
    int chl, i, j, last_u, err;
    err = -ENOENT;
    while(1) {
        if (fat_get_entry(inode, &cpos, &bh, &de) == -1) /* 这应该是从硬盘上读出dir_entry之类的操作吧？！嗯，我想是！ */
            goto EODir;
parse_record:
        nr_slots = 0;
        if (de->name[0] == DELETED_FLAG)
            continue;
        if (de->attr != ATTR_EXT && (de->attr & ATTR_VOLUME))
            continue;
        if (de->attr != ATTR_EXT && IS_FREE(de->name))
            continue;
        if (de->attr == ATTR_EXT) { /* 这是个长文件名目录项，具体地可以参考FAT32规范26页 */
            int status = fat_parse_long(inode, &cpos, &bh, &de,
                            &unicode, &nr_slots); /* 从磁盘上的数据结构里解析出长文件名字符串，保存在unicode变量里，nr_slots保存了这个文件有多少个长文件名目录项 */
            if (status  0)
                return status;
            else if (status == PARSE_INVALID)
                continue;
            else if (status == PARSE_NOT_LONGNAME)
                goto parse_record;
            else if (status == PARSE_EOF)
                goto EODir;
        }
        memcpy(work, de->name, sizeof(de->name)); /* de->name里面是11个字符的8.3文件名 */
        /* see namei.c, msdos_format_name */
        if (work[0] == 0x05) /* 转义字符，见FAT32规范的23页 */
            work[0] = 0xE5;
        for (i = 0, j = 0, last_u = 0; i  8;) {
            if (!work) break;
            chl = fat_shortname2uni(nls_disk, &work, 8 - i,
                        &bufuname[j++], opt_shortname,
                        de->lcase & CASE_LOWER_BASE); /* 哈哈，jerry（codepage）出现了。原来，codepage是用来将短文件名转成unicode的呀～ */
            if (chl = 1) {
                if (work != ' ') /* 见FAT32规范的页24 */
                    last_u = j;
            } else {
                last_u = j;
            }
            i += chl;
        }
        j = last_u;
        fat_short2uni(nls_disk, ".", 1, &bufuname[j++]); /* 插入一个.字符 */
        for (i = 0; i  3;) {
            if (!de->ext) break;
            chl = fat_shortname2uni(nls_disk, &de->ext, 3 - i, /* 一回生二回熟了哈，jerry干活真卖力气。 */
                        &bufuname[j++], opt_shortname,
                        de->lcase & CASE_LOWER_EXT);
            if (chl = 1) {
                if (de->ext != ' ')
                    last_u = j;
            } else {
                last_u = j;
            }
            i += chl;
        }
        if (!last_u)
            continue;
        bufuname[last_u] = 0x0000;
        xlate_len = utf8 /* 这个utf8，其实就是指是否指定了utf8选项，也就指定了是不是先转换成UTF8再做后续处理。 */
            ?utf8_wcstombs(bufname, bufuname, sizeof(bufname))
            :uni16_to_x8(bufname, bufuname, uni_xlate, nls_io);
        if (xlate_len == name_len) /* 如果这是个短文件名文件，再由tom(iocharset)转一下bufname，再进行字符比较之 */
            if ((!anycase && !memcmp(name, bufname, xlate_len)) ||
                (anycase && !nls_strnicmp(nls_io, name, bufname,
                                xlate_len)))
                goto Found;
        if (nr_slots) { /* 如果这是个长文件名文件，再由tom(iocharset)转一下unicode，再进行字符比较之 */
            xlate_len = utf8
                ?utf8_wcstombs(bufname, unicode, sizeof(bufname))
                :uni16_to_x8(bufname, unicode, uni_xlate, nls_io);
            if (xlate_len != name_len)
                continue;
            if ((!anycase && !memcmp(name, bufname, xlate_len)) ||
                (anycase && !nls_strnicmp(nls_io, name, bufname,
                                xlate_len)))
                goto Found;
        }
    }
Found:
    nr_slots++;    /* include the de */
    sinfo->slot_off = cpos - nr_slots * sizeof(*de);
    sinfo->nr_slots = nr_slots;
    sinfo->de = de;
    sinfo->bh = bh;
    sinfo->i_pos = fat_make_i_pos(sb, sinfo->bh, sinfo->de);
    err = 0;
EODir:
    if (unicode)
        free_page((unsigned long)unicode);
    return err;
}
    呵呵，这下，阿凡提发的这记“咔嚓炸雷彪之VFAT”让俺破了：
    1、codepage，用于将短文件名转成unicode，为其后的文件名比较作辅垫的。
    2、iocharset，用于正式的文件名比较之前，既用于长文件名，也用于短文件名。
    我也得翻翻我那几本坏帐，找找哪卷哪页哪行上有什么套路可以还上他一“彪”，以解俺心头之怨。
    哈哈，俺们老百姓今儿真高兴～下线买新手机去喽，但愿别遇到上JS。
PS：发现经常和阿凡提PK，有助于提高IC、IP和IQ，这个家伙很认真么，继续努力，吼吼吼。
               
               
               
               
               
               

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