Ext文件系统支持

在之前的系统中，我们对磁盘文件系统只支持FAT32，为了使得文件系统具备更多的功能，这段时间我们移植了ext系列的文件。

lwext4 ？

The main goal of the lwext4 project is to provide ext2/3/4 filesystem for microcontrollers. It may be an interesting alternative for traditional MCU filesystem libraries (mostly based on FAT32). Library has some cool and unique features in microcontrollers world:

• directory indexing - fast file find and list operations
• extents - fast big file truncate
• journaling transactions & recovery - power loss resistance

Lwext4 is an excellent choice for SD/MMC card, USB flash drive or any other wear leveled memory types. However it is not good for raw flash devices.

You can find more information from lwext4.

How to do it ?

lwext是一个C语言编写的库，为了在rust中使用它，我们需要生成C语言绑定。我们使用bindgen来完成这个工作。在此之前，需要让lwext4支持no_std环境和riscv平台，由于lwext4是为嵌入式环境实现，具有良好的可移植性，因此只需要参考已有的几个平台，并添加新平台的支持，这需要对makefile进行简单的修改以使用musl工具链并去除标准库的依赖。

lwext4-c 是这部分的具体实现。

有了c实现的支持，我们只需要在rust中生成相关的头文件以及静态库。在做这部分之前，我们首先查看了一下crates.io中是否已有相关的实现，幸运的是，2年前已经有一个实现lwext4, 在简单阅读了其实现之后，我们打算参考其实现重新编写，因为其已经缺乏维护，并且不包含对no_std环境的支持。这个已有的实现给予我们很好的想法。

在lwext4中，为了更好的扩展性，我们添加了三个crate:

• lwext4-sys
• lwext4-rs
• lwext4-mkfs

lwext4-sys是生成绑定的库，其只是简单地导出生成的c绑定。

lwext4-rs使用lwext-sys，并使用更多的rust实现，尽可能地降低unsafe代码块出现。我们实现了lwext4中绝大部分功能。并提供了详细的例子和简单的测试，从而确保使用者可以更轻松地理解和使用。

lwext-mkfs只是对lwext-rs库中mkfs功能简单的封装，使用者可以使用其格式化磁盘，但更推荐直接使用mkfs.ext进行格式化。

How to use ？

因为我们内核中已经引入了一个简单VFS，所以我们也参考之前的文件系统实现，对lwext-rs进行封装并实现VFS的接口。这部分的工作有了之前的参考而且本身对lwext4的封装也比较完善，因此实现起来较为轻松。

lwext4-vfs提供了部分功能的实现，满足现在内核的需求。

后期我们仍需要对其VFS进行完善并加入更多功能。

实现VFS接口后，将其引入内核的做法和FAT32的类似。因为通常我们只挂载一块磁盘，因此我们使用cfg对磁盘文件系统的使用进行选择。

在MakeFile中，我们添加了ext磁盘格式的支持。

在lwext4的c实现配置中，我们开启了debug输出，所以其会依赖printf/fflush/stdout 进行输出，除此之外，其还依赖几个函数:

1. malloc / free / calloc / realloc
2. strcmp / strcpy / strncmp
3. qsort

为了处理这几个函数依赖，我们手动提供这些实现，也可以使用一些已有的实现。tinyrlibc 库提供了1和2的实现。为了实现printf，可以参考prinf_compat. c-ward提供了qsort的实现，可以直接从这里复制。 最后，我们需要实现的只是fflush和stdout。 通常，我们只需要将这两个实现为空函数即可。

#[no_mangle]
static stdout: usize = 0;

#[no_mangle]
extern "C" fn fflush(file: *mut c_void) -> c_int{
    assert!(file.is_null());
    0
}