从零写OS（三十五）：getdents64 + chdir + 内存屏障 Bug

Fri, 22 May 2026 06:00:00 +0000

上一章 ls 能运行了，但打印出来的目录内容是空的——因为还没有实现 getdents64。这一章把目录列表、cd、pwd 全部补齐，同时碰到了一个 -O2 下内存乱序导致的调度器死循环 Bug。

SYS_GETDENTS64

Linux 接口

int getdents64(int fd, struct linux_dirent64 *dirp, unsigned int count);

每个条目的结构：

struct linux_dirent64 {
    uint64_t d_ino;       // inode 号
    int64_t  d_off;       // 到下一条目的偏移（可用递增序号代替）
    uint16_t d_reclen;    // 本条目总字节数（含填充，8 字节对齐）
    uint8_t  d_type;      // 文件类型（4=目录，8=普通文件）
    char     d_name[];    // 文件名（null 结尾）
};

d_reclen 必须 8 字节对齐，计算方式：

uint16_t reclen = (uint16_t)((19 + namelen + 1 + 7) & ~7);
//                             ↑固定头部  ↑名字  ↑null  ↑对齐

内核实现

在 VFS 层实现 vfs_getdents，遍历 ext2 目录的所有条目，逐个填写 linux_dirent64 并写入用户缓冲区：

int vfs_getdents(int fd, uint64_t uva, uint32_t count) {
    // 1. 检查 fd 是否为目录
    // 2. 从 offset 开始遍历 ext2 目录
    // 3. 跳过 "." 和 ".."（busybox ls 不显示它们）
    // 4. 每个条目：填 d_ino、d_type、d_name、d_reclen
    // 5. 通过 copy_to_user 写入用户空间
    // 6. 更新 file->offset，返回写入的总字节数
}

关键：返回 0 表示目录已读完（EOF），busybox ls 据此停止调用。

内存屏障 on 大飞的博客

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