操作系统实验报告nachos5主要关注的是扩展 Nachos 操作系统中的文件系统，使其支持可扩展文件。在现有的 Nachos 文件系统中，文件大小在创建时即被固定，无法进行扩展。实验的目标是修改文件系统，允许文件在需要时动态增长。
我们需要了解 Nachos 文件系统的组成部分。它包括 Disk、SynchDisk、BitMap、FileHeader、OpenFile、Directory 和 FileSystem 这几个核心类。Disk、SynchDisk、BitMap 和 Directory 类负责文件系统的基础结构，与磁盘交互，存储文件的基本信息。FileSystem 类则处理文件的创建、打开和删除等高级操作。FileHeader 类定义了文件头的初始化，分配磁盘空间，以及读写操作。OpenFile 类主要涉及文件的读写和读写指针的管理。
在文件创建时，通过 `filesys.cc` 中的 `create` 函数指定初始大小。在读写文件时，`OpenFile` 类的 `ReadAt` 和 `WriteAt` 函数会检查读写位置是否超出文件长度，超出部分会被自动截断。这限制了文件大小的扩展。
实验的扩展方案是，当需要向文件追加内容时，首先更新文件大小，计算需要额外分配的磁盘空间。接着，找到文件头所在的扇区，使用 Bitmap 找到可用的扇区为文件扩展分配空间。然后，将新内容写入磁盘，并更新文件头和目录中的信息。在 `FileHeader` 类中添加 `AppendSector` 方法，用于根据追加文件的大小分配新的扇区。
`AppendSector` 方法的工作原理如下：
1. 计算当前文件的总长度和剩余空间。
2. 如果剩余空间不足以容纳追加的内容，计算需要额外分配的扇区数量。
3. 检查 Bitmap 中是否有足够的未分配扇区，如果没有，则返回失败。
4. 更新文件大小和扇区数量。
5. 分配新的扇区并记录这些扇区在 Bitmap 中的位置。
6. 返回成功状态。
在这个过程中，Directory 类作为文件的索引，保存了每个文件的名称和在磁盘上的位置。DirectoryEntry 是 Directory 中的条目，包含文件名和扇区信息。Bitmap 用于跟踪磁盘上的空闲扇区，确保有效分配。
通过这个实验，学生可以深入理解文件系统的工作原理，包括文件的创建、分配、读写和空间管理。同时，它也展示了如何在实际操作系统中扩展文件系统的功能，以满足更复杂的需求。这个实验对于理解操作系统中文件系统设计的重要性以及实现细节具有很高的教育价值。
