代码、内容参考来自于包括《操作系统真象还原》、《一个64位操作系统的设计与实现》以及《ORANGE’S：一个操作系统的实现》。
查找文件时先得实现路径解析
有关路径解析的代码是在fs.c中
修改/fs/fs.c
/* 将最上层路径名称解析出来 */
char* path_parse(char* pathname, char* name_store) {
if (pathname[0] == '/') { // 根目录不需要单独解析
/* 路径中出现1个或多个连续的字符'/',将这些'/'跳过,如"///a/b" */
while(*(++pathname) == '/');
}
/* 开始一般的路径解析 */
while (*pathname != '/' && *pathname != 0) {
*name_store++ = *pathname++;
}
if (pathname[0] == 0) { // 若路径字符串为空则返回NULL
return NULL;
}
return pathname;
}
/* 返回路径深度,比如/a/b/c,深度为3 */
int32_t path_depth_cnt(char* pathname) {
ASSERT(pathname != NULL);
char* p = pathname;
char name[MAX_FILE_NAME_LEN]; // 用于path_parse的参数做路径解析
uint32_t depth = 0;
/* 解析路径,从中拆分出各级名称 */
p = path_parse(p, name);
while (name[0]) {
depth++;
memset(name, 0, MAX_FILE_NAME_LEN);
if (p) { // 如果p不等于NULL,继续分析路径
p = path_parse(p, name);
}
}
return depth;
}
/* 搜索文件pathname,若找到则返回其inode号,否则返回-1 */
static int search_file(const char* pathname, struct path_search_record* searched_record) {
/* 如果待查找的是根目录,为避免下面无用的查找,直接返回已知根目录信息 */
if (!strcmp(pathname, "/") || !strcmp(pathname, "/.") || !strcmp(pathname, "/..")) {
searched_record->parent_dir = &root_dir;
searched_record->file_type = FT_DIRECTORY;
searched_record->searched_path[0] = 0; // 搜索路径置空
return 0;
}
uint32_t path_len = strlen(pathname);
/* 保证pathname至少是这样的路径/x且小于最大长度 */
ASSERT(pathname[0] == '/' && path_len > 1 && path_len < MAX_PATH_LEN);
char* sub_path = (char*)pathname;
struct dir* parent_dir = &root_dir;
struct dir_entry dir_e;
/* 记录路径解析出来的各级名称,如路径"/a/b/c",
* 数组name每次的值分别是"a","b","c" */
char name[MAX_FILE_NAME_LEN] = {0};
searched_record->parent_dir = parent_dir;
searched_record->file_type = FT_UNKNOWN;
uint32_t parent_inode_no = 0; // 父目录的inode号
sub_path = path_parse(sub_path, name);
while (name[0]) { // 若第一个字符就是结束符,结束循环
/* 记录查找过的路径,但不能超过searched_path的长度512字节 */
ASSERT(strlen(searched_record->searched_path) < 512);
/* 记录已存在的父目录 */
strcat(searched_record->searched_path, "/");
strcat(searched_record->searched_path, name);
/* 在所给的目录中查找文件 */
if (search_dir_entry(cur_part, parent_dir, name, &dir_e)) {
memset(name, 0, MAX_FILE_NAME_LEN);
/* 若sub_path不等于NULL,也就是未结束时继续拆分路径 */
if (sub_path) {
sub_path = path_parse(sub_path, name);
}
if (FT_DIRECTORY == dir_e.f_type) { // 如果被打开的是目录
parent_inode_no = parent_dir->inode->i_no;
dir_close(parent_dir);
parent_dir = dir_open(cur_part, dir_e.i_no); // 更新父目录
searched_record->parent_dir = parent_dir;
continue;
} else if (FT_REGULAR == dir_e.f_type) { // 若是普通文件
searched_record->file_type = FT_REGULAR;
return dir_e.i_no;
}
} else { //若找不到,则返回-1
/* 找不到目录项时,要留着parent_dir不要关闭,
* 若是创建新文件的话需要在parent_dir中创建 */
return -1;
}
}
/* 执行到此,必然是遍历了完整路径并且查找的文件或目录只有同名目录存在 */
dir_close(searched_record->parent_dir);
/* 保存被查找目录的直接父目录 */
searched_record->parent_dir = dir_open(cur_part, parent_inode_no);
searched_record->file_type = FT_DIRECTORY;
return dir_e.i_no;
}path_parse函数接受2个参数，pathname是字符串形式的路径及文件名，name_store是主调函数提供的缓冲区，用于存储最上层路径名，此函数功能是将最上层路径名称解析出来存储到name_store中，调用结束后返回除顶层路径之外的子路径字符串的地址。每次调用path_parse只会解析一层路径名，也就是最顶层的路径名，例如要是解析路径”/a/b/c”的话，调用path_parse时，name_store的值是”a”，然后返回子路径字符串”/b/c”的地址。下次再调用path_parse时，主调函数若传给pathname的参数是”/b/c”， path_parse执行后name_store中的值变为”b”，然后返回子路径”/c”的地址。
函数开头先判断路径名第0个字符是否为”/”，也就是说类似这样的路径“/a/b/c”。首先，任何时候路径中最左边的，都表示根目录，根目录不需要单独解析，因为它是已知的，并且已经被提前打开了。其次，路径中的”/”仅表示路径分隔符，我们只关心路径分隔符之间的路径名，因此无论，表示根目录，还是路径分隔符，我们始终要跨过路径中最左边的”/”。
接下来在while(*(++pathname) == ‘/’)通过 while 循环去掉路径中连续重复的多个”/”，Linux中各层路径间的分隔符可以是多个，比如”//a/b///c”这样的路径是合法的，我们也兼容此方式，因此必须要去掉路径中连续重复的多个。
while (*pathname != ‘/’ && *pathname != 0)的while循环开始路径解析，也就是解析出参数pathname中最顶层(最左边)的路径名存入 name_store。比如若此时的pathname经过处理后已变为”a/b”的话，循环处理后，name_store 为a。
若pathname已经结束，指向末尾的结束字符”\0″ (其ASCII值为0)，就返回NULL表示处理结束，否 则pathname 依然包含子路径，将其返回。
path_depth_cnt函数接受1个参数，pathname表示待分析的路径。函数功能是返回路径深度，比如路径”/a/b/c”，深度为3，不过，这里不能简单地根据路径分隔符/来统计目录深度，前面说过在Linux中”//a/b///e”这样的路径是合法的，我们也是如此。函数实现较简单,，主要是循环调用path_parse统计各级路径名，通过变量depth来累计路径层数。
修改/fs/fs.h
#ifndef __FS_FS_H
#define __FS_FS_H
#include "stdint.h"
#define MAX_FILES_PER_PART 4096 // 每个分区所支持最大创建的文件数
#define BITS_PER_SECTOR 4096 // 每扇区的位数
#define SECTOR_SIZE 512 // 扇区字节大小
#define BLOCK_SIZE SECTOR_SIZE // 块字节大小
#define MAX_PATH_LEN 512 // 路径最大长度
/* 文件类型 */
enum file_types {
FT_UNKNOWN, // 不支持的文件类型
FT_REGULAR, // 普通文件
FT_DIRECTORY // 目录
};
/* 打开文件的选项 */
enum oflags {
O_RDONLY, // 只读
O_WRONLY, // 只写
O_RDWR, // 读写
O_CREAT = 4 // 创建
};
/* 用来记录查找文件过程中已找到的上级路径,也就是查找文件过程中"走过的地方" */
struct path_search_record {
char searched_path[MAX_PATH_LEN]; // 查找过程中的父路径
struct dir* parent_dir; // 文件或目录所在的直接父目录
enum file_types file_type; // 找到的是普通文件还是目录,找不到将为未知类型(FT_UNKNOWN)
};
extern struct partition* cur_part;
char* path_parse(char* pathname, char* name_store);
void filesys_init(void);
int32_t path_depth_cnt(char* pathname);
int32_t sys_open(const char* pathname, uint8_t flags);
#endif宏MAX_PATH_LEN表示路径名最大的长度，这里其值为512。
枚举结构enum oflags是打开文件时的选项，将来实现file_create和open函数时会用到。目前enum oflags结构中只支持4个标识，这里是按位来定义各标识的，按二进制来说，O_RDONLY的值为000b，O_WRONLY的值为001b，O_RDWR的值为010b，O_CREAT的值为100b，这样的好处是当这几个标识通过位或1叠加到一起作为复合参数时，可以通过位与运算“&”单独解析出各位以反推标识位。
struct path_search_record是路径搜索记录，此结构用来记录查找文件过程中已处理过的上级路径，也就是查找文件过程中走过的地方。用此结构的目的是想获取路径中“断链”的部分，比如查找文件”/a/b/c”，若找不到的话，我们想知道是c不存在，还是上层目录b或a就不存在，其中成员searched_path就是查找过程中不存在的路径，还是拿查找”/a/b/c”来说，若仅是c不存在，searched_path的值为”/a/b/c”，若是b就不存在，searched_path的值为”/a/b”。 成员parent_dir用于记录文件或目录所在的直接父目录，成员file_type是找到的文件类型，若找不到文件的话，该值为未知类型FT_UNKNOWN。
接着就是实现搜索功能了
更改/fs/fs.c
/* 搜索文件pathname,若找到则返回其inode号,否则返回-1 */
static int search_file(const char* pathname, struct path_search_record* searched_record) {
/* 如果待查找的是根目录,为避免下面无用的查找,直接返回已知根目录信息 */
if (!strcmp(pathname, "/") || !strcmp(pathname, "/.") || !strcmp(pathname, "/..")) {
searched_record->parent_dir = &root_dir;
searched_record->file_type = FT_DIRECTORY;
searched_record->searched_path[0] = 0; // 搜索路径置空
return 0;
}
uint32_t path_len = strlen(pathname);
/* 保证pathname至少是这样的路径/x且小于最大长度 */
ASSERT(pathname[0] == '/' && path_len > 1 && path_len < MAX_PATH_LEN);
char* sub_path = (char*)pathname;
struct dir* parent_dir = &root_dir;
struct dir_entry dir_e;
/* 记录路径解析出来的各级名称,如路径"/a/b/c",
* 数组name每次的值分别是"a","b","c" */
char name[MAX_FILE_NAME_LEN] = {0};
searched_record->parent_dir = parent_dir;
searched_record->file_type = FT_UNKNOWN;
uint32_t parent_inode_no = 0; // 父目录的inode号
sub_path = path_parse(sub_path, name);
while (name[0]) { // 若第一个字符就是结束符,结束循环
/* 记录查找过的路径,但不能超过searched_path的长度512字节 */
ASSERT(strlen(searched_record->searched_path) < 512);
/* 记录已存在的父目录 */
strcat(searched_record->searched_path, "/");
strcat(searched_record->searched_path, name);
/* 在所给的目录中查找文件 */
if (search_dir_entry(cur_part, parent_dir, name, &dir_e)) {
memset(name, 0, MAX_FILE_NAME_LEN);
/* 若sub_path不等于NULL,也就是未结束时继续拆分路径 */
if (sub_path) {
sub_path = path_parse(sub_path, name);
}
if (FT_DIRECTORY == dir_e.f_type) { // 如果被打开的是目录
parent_inode_no = parent_dir->inode->i_no;
dir_close(parent_dir);
parent_dir = dir_open(cur_part, dir_e.i_no); // 更新父目录
searched_record->parent_dir = parent_dir;
continue;
} else if (FT_REGULAR == dir_e.f_type) { // 若是普通文件
searched_record->file_type = FT_REGULAR;
return dir_e.i_no;
}
} else { //若找不到,则返回-1
/* 找不到目录项时,要留着parent_dir不要关闭,
* 若是创建新文件的话需要在parent_dir中创建 */
return -1;
}
}
/* 执行到此,必然是遍历了完整路径并且查找的文件或目录只有同名目录存在 */
dir_close(searched_record->parent_dir);
/* 保存被查找目录的直接父目录 */
searched_record->parent_dir = dir_open(cur_part, parent_inode_no);
searched_record->file_type = FT_DIRECTORY;
return dir_e.i_no;
}search_file函数接受2个参数，被检索的文件pathname和路径搜索记录指针searched_record，功能是 搜索文件 pathname，若找到则返回其 inode 号，否则返回-1。其中参数 pathname 是全路径，即从根目录开始的路径。参数searched_record由主调函数提供，主调函数只关注该结构中的信息，并不关注搜索过程，该结构中的数据由函数search_file填充，其中的成员parent_dir记录的是待查找目标(文件或目录)的直接父目录，原因是主调函数通常需要获取目标的父目录作为操作对象，比如将来创建文件时，需要知道在哪个目录中创建文件，因此所有调用search_file的主调函数记得释放目录searched_record->parent_dir，避 免内存泄漏。下面开始介绍函数实现。
有时候用户输入的路径可能仅是根目录”/”，不包括子路径，比如执行命令”ls/”就是这样的情况。因此在代码if (!strcmp(pathname, “/”) || !strcmp(pathname, “/.”) || !strcmp(pathname, “/..”))判断，如果待查找的是根目录，为避免后续无用的查找工作，直接在searched_record中写入根目录信息后返回。
然后用指针 sub_path 指向路径名 pathname，我们后面的处理主要用sub_path 变量，声明目录指针 parent_dir 指向根目录，我们要从根目录开始往下查找文件，然后声明了目录项 dir_e。char name[MAX_FILE_NAME_LEN] = {0}声明了数组name[MAX_FILE_NAME_LEN]，它用来存储路径解析中的各层路径名，name必然会作为函数path_parse的参数。
parent_inode_no是父目录inode编号，它的作用是备份各层解析出来的路径的父目录的 inode编号。我们从根目录开始解析路径，因此初始化parent_inode_no为根目录的inode编号0。
下面开始搜索文件。搜索文件的原理是路径解析，也就是把路径按照分隔符”/”拆分，每解析出一层路径名就去目录中确认相应的目录项，与目录项中的filename比对，找到后继续路径解析，直到路径解析完成或找不到某个中间目录就返回。”sub_path=path_parse(sub_path, name)”开始路径解析，path_parse返回后，最上层的路径名会存储在name中，返回值存入sub_path，此时的sub_path已经剥去了最上层的路径。while (name[0])使用 while循环处理各层路径，其判断条件是 name[0]，只要name[0]不等于字符串结束符”\0“（其 ASCII 码值为 0），就表示 name 不是空字符串，路径解析尚未结束。
每次解析过的路径都会追加到searched_record->searched_path中，searched_path用于记录已解析的路径，由于是先调用path_parse解析路径，再调用search_dir_entry去验证路径是否存在，因此searched_record->searched_path中的最后一级目录未必存在，其前的所有路径都是存在 的。strcat(searched_record->searched_path, “/”)代码在第一次执行时所添加的”/”表示根目录，后续循环中添加的是路径分隔符。
接着在if (search_dir_entry(cur_part, parent_dir, name, &dir_e))调用search_dir_entry判断解析出来的上层路径name是否在父目录parent_dir中存在，如果存在，也就是被找到了，dir_e中会被录入目录项的信息。接着调用memset将name清0，因为后面我们要继续用name来存储新的路径。if (sub_path)判断sub_path是否为null，它是由函数path_parse赋值的，该函数总是返回最上层路径之外的子路径。若sub_path不为null，这说明路径解析未完成，还有子路径未拆出来，再次执行”sub_path= path_parse(sub_path, name)”进行下一步的路径解析。
经过前面的 search_dir_entry 调用， dir_e 中已经是目录项的信息了，在if (FT_DIRECTORY == dir_e.f_type)来判断解析出的最上层路径name是否为目录，若是目录，就将父目录的 inode编号赋值给变量parent_inode_no，此变量用于备份父目录的inode编号，它会在最后一级路径为目录的情况下用到，也就是searched_record->parent_dir = dir_open(cur_part, parent_inode_no)代码。接着在dir_close(parent_dir)关闭父目录parent_dir，打开的目录记得关闭， 否则造成内存泄漏。注意，根目录是不可被关闭的，我们在dir_close中有特殊处理。
接下来把目录name打开，重新为parent_dir赋值，此处对应的代码是parent_dir = dir_open(cur_part, dir_e.i_no)同时通过searched_record->parent_dir = parent_dir更新搜索记录中的父目录。如果name 为普通文件的话，在正常情况下，也就是路径输入正确的情况下，这说明已经把路径从左到右处理完了，因此将搜索记录中的file_type更新为FT_REGULAR，随后返回普通文件name的inode编号，即dir_e.i_no。
search_file只负责在文件系统上检索文件，它不负责侦错处理，它是由主调函数调用的，具体的处理方法是由主调函数安排的。search_file已经把路径处理信息保存在路径搜索记录path_search_record中了，每处理一层路径，都会将其追加到path_search_record 中的searched_path中，因此主调函数可以根据searched_path来判断pathname是否正确，是否处理完了。
若if (search_dir_entry(cur_part, parent_dir, name, &dir_e))的search_dir_entry返回false，也就是未找到name，程序跳到else直接返回-1。注意，未找到name时，parent_dir也不能关闭，因为有可能主调函数会在parent_dir目录中创建文件name，也就是说，主调函数需要知道在哪个目录中创建文件，此时searched_record->parent_dir指向父目录，主调函数负责关闭该目录。
程序若能执行到dir_close(searched_record->parent_dir)，说明路径pathname已经被完整地解析过了，pathname的最后一层路径不是普通文件，而是目录。
结论是待查找的目标是目录，如”/a/b/c”， c 是目录，不是普通文件。此时 searched_record-> parent_dir 是路径pathname中的最后一级目录c，并不是倒数第二级的父目录b，我们在任何时候都应该使 searched_record->parent_dir是被查找目标的直接父目录，也就是说，无论目标是普通文件，还是目录， searched_record->parent_dir中记录的都应该是目录b。因此我们需要把searched_record->parent_dir 重新更新为 父目录b。在重新打开父目录之前，为避免内存溢出，先调用dir_close关闭目录searched_record->parent_dir。 接下来是重新打开父目录，我们之前已经将父目录的inode编号保存在了变量parent_inode_no中，此时是它派上用场的时候，在 searched_record->parent_dir = dir_open(cur_part, parent_inode_no)打开父目录并为searched_record->parent_dir 赋值。然后在下一行更新成员 file_type 为FT_DIRECTORY，最后返回目录的 inode编号。
参考
郑钢著操作系统真象还原
田宇著一个64位操作系统的设计与实现
丁渊著ORANGE’S：一个操作系统的实现
