In-memory файлова система

Предадени решения

Краен срок:

30.04.2015 17:00

Точки:

12

Срокът за предаване на решения е отминал

In-memory файлова система

За целите на това домашно ще се престорим на нещо като файлова система.

FileSystem

Всяка файлова система ще дава като интерфейс чрез който да може да се създават, трият и местят файлове, директории и твърди и символни връзки.

Ще използваме Unix нотацията за пътища, т.е. всяка файлова система има за корен '/', а пътищата се изписват в следния вид:

/path/to/some/file

Създайте клас FileSystem, който да реализира въпросния интерфейс.

При конструирането си обект от този клас трябва да очаква единствен аргумент указващ размера на файловата система в байтове.

sda1 = FileSystem(250 * (1024 ** 3)) # initialize a 250GB file system

Първоначално конструираната файлова система няма никакви файлове и директории в себе си освен празната root директория(/). Трябва да можем да достъпваме следните атрибути на FileSystem обектите:

• size - общия размер на системата, зададен при конструирането
• available_size - останало свободно пространство на системата

FileSystem обектите трябва да имат следните методи:

• get_node(path) - връща обект(файл или директория) намиращ се на определения път. Ако няма такъв хвърля NodeDoesNotExistError.
• create(path, directory=False, content='') - създава файл или директория на дадения път. Ако създаваме файл, то content указва какво ще се съдържа в него, за директории стойността на content няма смисъл.
  • Ако пътя до директорията, в която трябва да създадем новия обект не съществува, трябва да се хвърли DestinationNodeDoesNotExistError.
  • При опит за създаване на файл или директория, който би довел до изчерпване на наличното пространство трябва да се хвърля NotEnoughSpaceError и самото създаване да не се случва.
  • Ако на пътя вече съществува файл или директория трябва да се хвърли DestinationNodeExistsError
• remove(path, directory=False, force=True) - изтрива това, към което сочи въпросния път.
  • Ако path сочи към директория, то directory трябва да е изрично указан като True, в противен случай да се хвърля изключение от тип NonExplicitDirectoryDeletionError.
  • Ако directory е True, но директорията не е празна, то и force трябва да е True, за да се случи изтриването. В противен случай да се предизвика NonEmptyDirectoryDeletionError.
  • Ако това, което се опитваме да изтрием не съществува трябва да се хвърли NodeDoesNotExistError.
• move(source, destination) - премества намиращото се на source в директорията намираща се на място destination.
  • Ако source не съществува в нашата файлова система трябва да се хвърли SourceNodeDoesNotExistError.
  • Ако destination не съществува, трябва да се хвърли DestinationNodeDoesNotExistError.
  • Ако destination съществува, но не е директория да се хвърли DestinationNotADirectoryError.
  • Ако destination е директория, но в нея вече има файл или директория с името на този, който местим трябва да се хвърли DestinationNodeExistsError.
• link(source, destination, symbolic=True) - създава връзка с пълен път destination, сочеща към намиращото се на source.
  • symbolic указва дали връзката трябва да е символна или твърда(по-подробно за това по-долу).
  • Ако source не съществува в нашата файлова система и symbolic е True трябва да се хвърли NodeDoesNotExistError.
  • Не можем да създаваме твърди връзки към директории, ако source сочи към директория, а symbolic е False да се хвърля DirectoryHardLinkError.
  • Ако се опитваме да създадем твърда връзка към файл, който не съществува трябва да се хвърли SourceNodeDoesNotExistError.
• mount(file_system, path) - монтира друга файлова система на зададения пълен път(по-подробно и и за това по-долу).
  • Ако path сочи към непразна директория да се хвърли MountPointNotEmptyError.
  • Ако не е директория, а файл да се хвърли MountPointNotADirectoryError.
  • Ако изобщо не съществува - MountPointDoesNotExistError.
  • Трите вида грешки трябва да могат да наследяват FileSystemMountError.
• unmount(path) - премахва монтирана файлова система.
  • Ако пътя не съществува да се хвърли NodeDoesNotExistError.
  • Ако на дадения път няма монтирана файлова система да се хвърля NotAMountpointError който също наследява FileSystemMountError.

Пространство

available_size трябва да отразява оставащото място на файловата система. В нашия случай за простота всеки файл заема толкова байта колкото е дължината на content-а му плюс 1(за „системна информация“), а всяка директория(включително '/') заема по 1 байт.

Изключения

Всички изключения, които вашите решения могат да хвърлят трябва да са дефинирани класове във вашия код.

• SourceNodeDoesNotExistError и DestinationNodeDoesNotExistError трябва да наследяват от NodeDoesNotExistError
• MountPointDoesNotExistError, MountPointNotADirectoryError и MountPointNotEmptyError трябва да наследяват FileSystemMountError
• Всички изключения, които хвърля вашия код трябва да наследяват FileSystemError.

>>> fs = FileSystem(22)
>>> fs.size
22
>>> fs.available_size
21
>>> fs.create('/data', content='Nineteen characters')
>>> fs.available_size
1
>>> try:
...     fs.create('/home/gosho')
... except DestinationNodeDoesNotExistError:
...     print('Not even a valid place to create')
... except NotEnoughSpaceError:
...     print('Getting greedy here')
...
Not even a valid place to create
>>> try:
...     fs.create('/home')
... except DestinationNodeDoesNotExistError:
...     print('Not even a valid place to create')
... except NotEnoughSpaceError:
...     print('Getting greedy here')
...
>>> try:
...     fs.create('/home/gosho')
... except DestinationNodeDoesNotExistError:
...     print('Not even a valid place to create')
... except NotEnoughSpaceError:
...     print('Getting greedy here')
...
Getting greedy here

Файлове и директории

Всички методи на FileSystem под една или друга форма работят или с файлове или с директории. За целта трябва да имате обекти представляващи файлове и директории.

Няма значение как се казват тези класове и дали са достъпни извън решенията ви, стига get_node да връща техни инстанции.

Всеки обект върнат от get_node трябва да има атрибут is_directory, който да е True когато обектът е директория и False, ако не е.

Файлове

Обектите за файлове трябва да дават достъп до съдържанието си, като str обект достъпен през content атрибута им. Ето така бихме могли да прочетем първия ред на файл:

>>> passwd_file = file_system.get_node('/etc/passwd')
>>> passwd_file.content.split('\n')[0]
'root:x:0:0:root:/root:/usr/bin/zsh'

Всеки файл има следните методи: * append(text) - добавя text към текущия content на файла * truncate(text) - премахва изтрива текущото съдържание на файла и го подменя с text * size - атрибут, казващ размера на файла(дължината на content стринга + 1)

Директории

Всяка директория трябва да предоставя списък с всички съдържими в нея директории и файлове чрез следните атрибути: * directories - списък с всички поддиректории * files - списък с всички файлове намиращи се в директорията * nodes - списък с всички обекти от горните два списъка

Примери

>>> file_system = FileSystem(50)
>>> file_system.create('/home', directory=True)
>>> home_directory = file_system.get_node('/home')
>>> file_system.create('/home/evstati', directory=True)
>>> evstati_home_directory = file_system.get_node('/home/evstati')
>>> evstati_home_directory in home_directory.directories
True
>>> file_system.create('/home/evstati/.vimrc', content='syntax on')
>>> evstati_vimrc = file_system.get_node('/home/evstati/.vimrc')
>>> evstati_vimrc in evstati_home_directory
True
>>> evstati_vimrc in home_directory
False
>>> evstati_vimrc in evstati_home_directory.nodes
True
>>> evstati.content
'syntax on'

>>> suchki = file_system.get_node('/home/evstati/suchki.mp3')
>>> file_system.create('/home/music')
>>> file_system.move('/home/suchki.mp3', '/home/music')
>>> suchki is file_system.get_node('/home/music/suchki.mp3')
True
>>> file_system.get_node('/home/evstati/suchki.mp3')

Връзки

Поддържаме два типа връзки: символни и твърди.

символни

Меките връзки са специален вид файлове, които нямат собствен content, имат link_path атрибут, който сочи или към друг файл или към директория. * Ако символна връзка сочи към файл, то можем да достъпим нейния content атрибут и като резултат трябва да получим съдържанието на файла, към който сочи. * Ако символна връзка сочи към директория, то можем да достъпваме files, directories и nodes атрибутите, чрез който да получим директно съответния атрибут на директорията, към която сочи връзката.

Символна връзка може да сочи към несъществуващ път. В такъв случай обаче всеки опит за достъпване на content, files, directories или nodes трябва да хвърля LinkPathError.

твърди

Твърдата връзка на практика е самостоятелен обект файл. Създаването на твърда връзка създава нов файл на съответния зададен път, като неговия content е същия(не копие на) content-а на „оригиналния“ файл. Фактически след създаването на твърда връзка никой от двата файла не е източник/оригинален/пръв/по-важен/специален по някакъв начин. Двата файлови обекта са напълно независими един от друг, като просто content атрибутите им сочат към един и същи обект. Изтриването на единия файл по никакъв начин не се отразява на другия файл, той продължава да съществува и да сочи към същия content. content-а на двата файла трябва винаги да бъде еднакъв. Можем да имаме неограничен брой файлови обекти създадени по този начин, сочещи към един и същи content.

>>> file_system.create('/tmp/data_file', 'such data, much big')
>>> data_file = file_system.get_node('/tmp/data_file')
>>> file_system.link('/tmp/data_file', '/home/evstati/data_file', symbolic=False)
>>> second_handle = file_system.get_node( '/home/evstati/data_file')
>>> data_file is second_handle
False
>>> data_file.content is second_handle.content
True
>>> data.file.append(', very enterprise')
>>> second_handle.content
'such data, much, big, very enterprise'
>>> file_system.remove('/tmp/data_file')
>>> del data_file
>>> second_handle.content
'such data, much, big, very enterprise'

Ако два файла сочат към един и същи content, то заетото пространство на файловата система очевидно не трябва да е същото като в случая, в който двата файла са просто копия на едно и също нещо. Заетото пространство трябва да бъде дължината на content-а плюс броя на файл обектите, които сочат към него.

>>> fs.available_size
32
>>> fs.create('/such_file', content='Twentyone characters.')
>>> fs.available_size
10
>>> fs.link('/such_file', '/much_file')
>>> fs.available_size
9

Монтиране

Една файлова система може да бъде монтирана на произволен път в друга файлова система, стига този път да сочи към празна директория. Това ще рече, че след монтирането ѝ достъпването на тази директория ще е същото като достъпването на '/' директорията на монтираната файлова система.

>>> file_system.create('/mnt/other', directory=True)
>>> file_system.mount(other_file_system, '/mnt/other')
>>> other_file_system.get_node('/') is file_system.get_node('/mnt/other')
True