清华计算机操作系统第13章

1、第13章 一个小型操作系统的实现本章知识点：13.1 MINIX概述13.2 进程13.3 I/O任务13.4 内存管理13.5 文件系统1在本章中，为了使读者了解到一个“真正”的操作系统是怎样一步步构造出来的，我们将以MINIX操作系统为例，对其设计方法进行介绍,并对其源代码进行简单分析。因为MINIX的源代码是公开的，有兴趣的读者还可以自己动手加以改造。213.1 MINIX概述 MINIX操作系统最早出现于20世纪80年代，由美国著名学者A.S.Tanenbaum用c语言编制。它从外部看来和UNIX非常相似，但实际上，MINIX的内部完全是经过重新设计的。它的主体部分设计为几个相对独立的

2、模块，模块间依赖消息进行通讯，这样的模块化结构使得对它的理解和修改都更方便。本章中将介绍基于POSIX（国际标准9945-1）的MINIX2.0版本，它可以运行于基于80 x86结构的兼容机系列。313.1.1 MINIX的组成结构1MINIX的四层结构MINIX的整个系统被分为4个层次：413.1.1 MINIX的组成结构需要特别介绍的是位于用户进程层次的MINIX的命令解释器shell。命令解释器并不是操作系统的一部分，它本身就是一个计算机程序，用C语言编写，为协助用户与操作系统之间通讯而设计，管理用户与核心(kernel)之间的对话，并把操作系统指令换成机器代码。 513.1.1 MIN

3、IX的组成结构Shell通常利用终端作为标准输入输出设备。但是我们也可以利用以下的命令改变输入输出：ver fileb ,这条命令的意思是调用程序ver，从filea文件取输入，送输出到fileb文件。如果再利用管道，则可以将一个程序的输出作为另一个程序的输入，例如： ver /dev/lp，是将执行ver程序的结果从/dev/lp文件上输出。启动shell将首先显示系统提示符$,然后等待，假设用户输入命令move，shell读取该命令后，自动创建一个新进程来执行这个命令。命令执行完毕后，它再执行一个系统调用来终止这个进程，继续等待用户的下一个输入。 613.1.1 MINIX的组成结构she

4、ll还可以用来进行程序设计，它定义了各种变量和参数，并提供了包括循环与分支在内的，许多在高级语言中才具有的控制结构。使用shell编程类似于编辑DOS中的批处理文件，我们可以将一组我们想要执行的命令放在一个文件中，然后像执行其他程序一样运行这个文件。这个文件就被称为shell程序或shell命令文件，又被称为shell script。当这个文件被运行时，shell就会像执行输入命令那样一条条的自动执行文件里保存的命令。 713.1.1 MINIX的组成结构2. 源代码组织方式MINIX的源代码在逻辑上一般分为两个目录/usr/include和/usr/src/(为叙述方便，将简记为includ

5、e/和src/) 。813.1.1 MINIX的组成结构程序在内存中运行时，各个模块的分布情况:913.1.2 头文件 在编程的过程中，有许多常量、宏以及结构类型的定义会经常被不同文件用到，通常把这些定义按照某种规则或需要组织在一起，于是就构成了头文件（header）,以后缀.h标识。1 公共头文件在头文件中，有一些是完全通用的，它们不是被源文件直接引用，而是被其它的头文件引用。MINIX中的三个主要部分：内核、文件系统和内存管理分别对应有三个主控头文件src/kernel/kernel.h、src/mm/mm.h和src/fs/fs.h。 1013.1.2 头文件 在include/目录下，

6、有三个被主控目录包含的头文件：ansi.h：用来测试编译器是否符合标准c的规定。整个文件的构造以#ifndef_ANSI_H为开始，并以#endif结束；limits.h:定义了一些基本的数据值的大小，比如：数据类型中的整形数所占位数的值等；errno.h:包含了全局变量errno返回的错误码，用于系统调用失败时通知用户程序。1113.1.2 头文件 下面来看看include/sys目录下有哪些主要的头文件。由于同一种数据类型在16位和32位处理器上所占的字长可能存在差异，因而可能因错误理解在特定情况下使用的基本数据结构而引发问题。在文件types.h中定义了许多MINIX使用的数据类型及其相

7、关的数值，从而可以避免这种情况的发生。通常紧跟在types.h之后的是ansi.h头文件，它们都被所有主控头文件包含。1213.1.2 头文件 2专有头文件 除了公共头文件之外，在include/minix中存放的是在任何平台上实现MINIX都需要的头文件，而include/ibm中则存放了在IBM兼容机上实现MINIX所需的数据结构和宏的定义。在include/ibm目录中主要有两个文件：diskparm.h文件由软盘系统任务使用；partition.h定义了IBM兼容机上的硬盘分区表和有关常量。在/minix/目录中首先要注意到的是config.h文件，它被所有主控头文件所包含，且必须列在

8、第一位。第三个要提到的头文件是type.h，它被主控头文件所包含，定义了很多重要的类型及其数量值。 1313.1.2 头文件 消息由如下几个部分组成：m-source域：用于指明消息的发送进程；m-type域：用于标识出消息的类型；数据域：包括定义为整型(int)或长型(long)的整数、字符、字符串、字符数组、指针以及函数等。 1413.2 进程13.2.1 概述计算机中的所有软件，被组织成一定的顺序运行，这就形成了进程的概念。在MINIX和进程有关的部分主要负责解决以下的问题：怎样创建和终止一个进程，并使之处于合适的队列中（进程管理）；怎样有效调度众多进程，使之在兼顾充分利用资源和进程特权

9、级、优先级要求的同时保证有序运行（进程调度），这里也包括了对中断引起的进程状态改变的处理（中断处理）；进程之间怎样交互（进程通信）等等。1513.2.1 概述1 进程管理整体来看所有用户进程构成一棵大的进程树，初始化进程init是它们的根节点:计算机开机以后，固化在硬件的程序从引导盘（可以是硬盘或软盘）上将第一道第一扇区（也就是所谓的0磁道）中的内容读入内存并从开始执行。在系统装入完成前，所有涉及磁盘I/O的操作都要由boot完成。 装入完成后，boot的使命就结束了。接下来就由内核启动各项任务，然后就是MM、FS以及位于第三层的其它服务纷纷登场。 在用户成功登录以后，可执行文件login将执

10、行用户命令解释器shell， shell负责接收用户命令，为每一条命令的执行创建一个子进程。 1613.2.1 概述Shell接收命令创建进程的大概框架如下所示： 1713.2.1 概述2. 进程调度中断在操作系统中具有特殊的意义，它保证多道程序系统能够连续工作。MINIX的底层软件采用将中断转换为消息的方法来隐藏中断。每次处理中断时，都需要通过进程调度来确定哪一个进程重新获得运行机会。MINIX中的进程调度采用三级排队系统，分别对应第2、3、4层。进程所处层次越低其优先级越高，2、3层的进程可以一直运行到其自己阻塞，而第四层的用户进程则采用时间片轮转调度。1813.2.1 概述3. 进程通信

11、MINIX以消息来实现进程间的通信，并且对消息的发送存在一些限制：每个进程(任务)可以和同层或下一层中的进程(任务)通信，但用户进程不能直接和I/O任务通信。MINIX中发送和接收消息主要通过三条原语：send(a,&message):向进程a发送一条消息；receive(b,&message):从进程b处接收一条消息；send_rec(c,&message):发送消息给进程c，并等待它的回答。这些原语都可以通过c库函数来调用，第二个参数&message表示的是消息数据的内存地址，消息将从发送者复制到接收者，对于第三条原语来说，应答的消息将覆盖在原消息的地址上。1913.2.2 具体实现1.

12、系统启动与初始化开机后，硬件（实际上指的ROM中的一个程序）读取引导盘的第一个扇区，执行其中的代码，这部分代码又引导boot程序的执行。执行boot的目的是得到操作系统的映象。这个映象保存在位于/minix/目录下的文件中，是由内核、MM、FS和init被分别编译后，再将它们链接在一起得到的。Boot本身并不是操作系统的组成部分，在操作系统被装入后，控制权即被转移给内核的有关代码。2013.2.2 具体实现系统启动和初始化流程: 2113.2.2 具体实现2. 中断处理中断处理是由硬件和软件共同完成的，为了避免对于烦琐硬件细节（主要是CPU的内部工作原理）的过多涉及，我们只简单介绍硬件完成的工

13、作，主要侧重于软件的处理过程。2213.2.2 具体实现硬件中断和软件中断的处理流程: 2313.2.2 具体实现3. 进程调度进程的调度相对来说比较简单，对照第2、3、4层建立了三个运行进程队列。在头文件proc.h中定义了两个数组rdy_head和rdy_tail,它们的作用就是分别指向队列的队首进程和队尾进程。只有就绪进程才参与排队，而被阻塞的和取消的进程，则不会出现在这三个运行进程队列中。2413.2.2 具体实现4.进程通信因为中断处理到了最后，也归结到进程间通过消息传递信息，所以我们将从处理中断的两个函数开始，了解MINIX中的进程间通信过程。在3.6.2节中曾经介绍过三种进程间利

14、用消息通信时所采用的同步机制，MINIX中采用的第一种组合方法，“阻塞发送，阻塞接收”，也就是所谓的会合原理。 2513.2.2 具体实现与进程通信有关的函数和过程都在文件proc.c中。interrupt函数负责将硬件中断转换成消息，并把这条消息发送给与该设备对应的系统任务，它将按顺序完成以下工作：通过判断变量k_reenter，来检查在接收当前中断时是否有中断正在处理。若是，则将当前中断放入中断队列排队，等待以后调用unhold操作处理；检查目标任务是否正在等待中断，若是则发送消息，否则就将该任务的p_int_blocked标志设置为1；完成消息的发送：向目标任务消息缓冲区中的resour

15、c域和type域写入内容，并将该任务的receive标志复位，解除该任务的阻塞，当消息复制完成后，任务就被调度执行。2613.2.2 具体实现处理软中断的工作是由sys_call完成的。和硬件中断不同，软中断的消息来源和去向更加复杂，因此要利用proc.h中提供的两个宏isoksrc_dest和isokprocn协同工作，检查并保证消息的源进程和目标进程都是合法的。检查通过后，若需要发送消息，则调用mini_send,需要接收消息则调用mini_rec。这两个负责发/收的进程是MINIX消息传递机制的核心，Mini_send的参数主要有三个：调用的进程名、目标进程名以及消息地址的指针。在发送之

16、前，它还需要先进行以下的测试：宏isuserp测试参数caller_ptr；检查确认目标进程不是一个空进程，否则就报错；进行死锁测试；上述测试通过后将进行最重要的测试：检验目标进程表项中p_flags域中的receiving标志，以判断该进程是否在等待消息. 27 13.3 I/O任务13.3.1 I/O任务概述I/O系统在MINIX中是必不可少的，它要为I/O设备配备驱动程序（实际上是一个通信程序）以实现设备与上层之间的通信和交互，同时负责处理由I/O操作引起的中断。此外，由于有些I/O设备是一种独占性的资源，对它的使用有可能引起死锁，这也是I/O系统要考虑的。 2813.3.1 I/O任务

17、概述I/O层次及其功能:进程利用消息实现数据读取: 2913.3.1 I/O任务概述前面我们多次提到进程通过消息通讯，但用户进程是不能直接和I/O进程通信的。进程向FS发送消息请求一个文件，而FS则向设备驱动程序（磁盘驱动）发送消息来请求该文件的数据块，FS也是唯一向设备驱动程序发送消息的进程。 3013.3.1 I/O任务概述MINIX中对死锁的处理比较简单，即忽略它。但是，这不意味着放任死锁的发生。MINIX中，除了FS启动时可以向MM发送“请求”消息报告RAM盘大小而外，其它任何情况下都不允许FS向MM发送“请求”消息。因为有可能存在这样的情况：执行EXEC调用时，MM向FS发送消息试图

18、执行可执行文件，若此时FS忙，则MM阻塞，此后若FS也试图向MM发送消息，则FS也阻塞，形成循环等待从而发生死锁。3113.3.2 设备驱动程序的实现1块设备块设备主要包括硬盘、软盘等存储设备，前面已经提到过，块设备驱动程序有一部分是相同的，不同的主要是真正的I/O操作的那部分。设备驱动程序一共可能有6种操作： OPEN: 验证设备是否可用；CLOSE:确保把采用延迟写方式处理的数据真正写到设备上；READ: 将数据从设备读到调用进程所在的内存区域；WRITE:与READ执行的操作相反；IOCTL:负责对I/O设备的操作参数进行检查和修改；SCATTERED_IO:允许执行同时读写多个块的操作

19、。3213.3.2 设备驱动程序的实现 块设备驱动程序软件。MINIX在头文件driver.h中定义了块设备驱动程序需要用到的结构定义，它们包括：driver结构：保存各驱动程序执行I/O操作所需调用函数的地址；device结构：以字节为单位保存基地址、长度等与分区相关的主要信息。3313.3.2 设备驱动程序的实现 驱动程序库可移植性是在MINIX中得到了相当的重视，MINIX的目标是当它被移植到一台机器上时，应该能够使用这台机器上原先运行的操作系统采用的分区表格式。在IBM兼容机上，硬盘分区的标准由MS-DOS的fdisk命令确定。MINIX包含了支持IBM兼容机分区的源代码，为了方便移植

20、，这些与平台有关但是与具体硬件无关的代码没有被放在driver.c文件中，而是单独的放在drvlib.h和drvlib.c文件中。3413.3.2 设备驱动程序的实现 RAM盘在MINIX中存在一个RAM盘的概念,简而言之就是保留一部分内存作为磁盘来使用，对于用户来说，它就像一个磁盘一样。RAM盘的驱动程序实际上由四个紧密联系的部分组成，也就是具有以下四个次设备：0:/dev/ram:真正的RAM盘，它的大小和基址在MINIX启动时由FS确定；1:/dev/mem:用于读写物理内存，通常读出的是起始于内存零地址的内容，写操作则会改写中断向量；2:/dev/kmem:用于读写内核内存，与1的功能

21、类似；3:/dev/null:负责接收数据并把数据抛弃掉。3513.3.2 设备驱动程序的实现2MINIX的系统任务MINIX中将文件管理和内存管理摒弃在内核之外,禁止它们把信息写入内核.所以，如果内存管理系统想把消息通知给内核时，就需要借助于一个第三者对内核表拥有存取权的内核任务的帮助，这个任务一般被称之为系统任务。系统任务和I/O任务十分类似，它们都实现了一个接口，具有相同的权限，都被链入内核中，所不同的仅仅是系统任务不控制具体I/O设备，它所服务的对象是系统中大部分的内部组件。 3613.3.2 设备驱动程序的实现系统任务的18种消息: 3713.4 内存管理 13.4.1内存管理概述由

22、于MINIX是专门设计在IBM兼容机等小型机上运行的操作系统，因此它的内存管理(MM)是比较简单的：MM保存一张按照地址顺序排列的空闲地址列表，当系统调用FORK和EXEC请求内存时，MM利用首次适配算法找到一块足够大的空闲内存分配给程序使用。而一旦程序装入内存则一直在原位置运行到结束。可以说，内存管理的主要工作就是操作进程表和空闲地址列表这两张表格，以及处理系统调用FORK和EXEC。3813.4.1内存管理概述1内存的消息处理和I/O相仿，MM在系统初始化以后进入自己的主循环，等待消息，一旦收到消息就进行处理并发送应答消息3913.4.1内存管理概述与MM通信的消息类型、入口参数和应答:

23、4013.4.1内存管理概述2系统调用下面我们来看看系统调用FORK、EXEC和BRK的处理过程。 FORK。执行FORK的过程很简单，收到FORK调用的请求后，MM就检查进程表中是否存在空闲位置，如果存在,就尝试为新建立的子进程分配内存，随后就将内存地址等信息填入一个空闲的进程表项，最后发出通知公布建立了一个新进程。进程的终止则更复杂一些，当进程自己退出（或被信号杀死）并且被父进程通过WAIT调用观察到以后，该进程才会真正被删除，如果第二个条件没有满足，子进程就会被挂起，这种状态在MINIX中称为“僵死”。4113.4.1内存管理概述 EXEC。这个调用负责内存映像的更新，包括设置新堆栈，它

24、也是MINIX中最复杂的系统调用。EXEC的复杂主要是由两个方面的因素决定的：次数众多的检测：EXEC执行时十分谨慎，为了保证有足够内存容纳新映像，必须进行检测。设置初始堆栈：我们通常用库函数execve来调用EXEC，这个函数包含三个参数：被执行文件名的地址指针；一个指针数组的地址指针，数组中的元素分别指向一个参数；第三个参数同样是一个指针数组的地址指针. 4213.4.1内存管理概述 BRK。BRK调用可以调整数据段的上限。有两个过程都可以调用BRK：brk过程以数据段的绝对长度为参数；sbrk以当前长度的增量为参数，计算出绝对长度后调用BRK。执行BRK所完成的工作就是检查地址空间是否够

25、用，并根据情况调整表格，然后通知内核。4313.4.1内存管理概述 3. 内存数据结构主要了解两个关键的数据结构：进程表和空闲表。 进程表。MINIX中，内核、FS和MM都拥有各自的进程表，每部分的进程表包含本部分必需的域，同时，三张进程表是对应的，也就是说，三张表的第n个表项指的都是同一个进程。也正是由于这个原因，三张表必须被同步更新。 空闲表。定义在alloc.h文件中的空闲表按照内存地址递增的顺序列出空闲块。空闲表的表项主要包含三个域：空闲块组的基地址、空闲块组的大小及指向下一个空闲块组的指针。表项以单向链表的形式链接。4413.4.2 实现1. 头文件与主程序MM中的table.c文件

26、的主要作用是为全局变量服务，在table.c被编译时，它会自动为下面将介绍到的一些全局变量保留存储空间。内存管理部分有许多自己使用的头文件，这些头文件有的和其它部分的头文件具有相同的名字，但由于它们位于不同的目录下为不同的部分服务，所以编译使用时不会出现错误。4513.4.2 实现 头文件。在内存管理器MM中存在着一个私有的头文件mm.h，可以将它理解为MM范围内的主控头文件，它囊括了位于/usr/include及其子目录中的所有头文件，以及/kernel/kernel.h中包含的大部分头文件。MM中每个文件的编译都需要引用mm.h。 主程序。MM的主程序也位于main.c中，执行的过程和I/

27、O任务的主程序类似。首先调用mm_init,mm_init通过过程sys_getmap来获得内核的内存使用信息，为所有第二层及第三层的进程初始化进程表项，同时也为init进程初始化进程表项。 4613.4.2 实现2. 系统调用的实现 FORK。FORK调用由文件forkexit.c中的do_fork过程来实现。 EXIT。由过程do_mm_exit接收调用，然后具体工作交由mm_exit完成。 WAIT。WAIT和WAITPID调用都由过程do_waitpid完成。 EXEC。过程do_exec负责执行本调用。 BRK。BRK调用的处理代码位于break.c中，由过程do_brk完成。 47

28、13.4.2 实现3.信号处理的实现MINIX中所有信号及与信号有关的系统调用都被包含在文件signal.c中，具体功能如下所示：ALARM:经过一段时间后向自己发送ALARM消息；KILL:给别的进程发出信号指示其下一步的动作；PAUSE:在收到下一个信号前挂起自己；REBOOT:发出信号终止所有的进程；SIGACTION:改变调用进程对将来收到信号的响应方式；SIGPROCMASK:改变阻塞信号的集合；SIGSUSPEND:改变阻塞信号集合后执行PAUSE调用；SIGPENDING:对未处理的阻塞信号进行检查；SIGRETURN:处理完信号后进行清理工作。4813.4.2 实现4其它的系统

29、调用MM还有几个很简单但是又必需的系统调用，MINIX把它们单独放在一个文件getset.c中，由过程do_getset执行：GETUID：返回有效的用户标号；GETGID：返回有效的分组号；GETPID：返回父子进程的进程号；SETUID：设置调用者有效的用户号；SETGID：设置调用者的有效分组号；SETSID：创建新的会话并返回进程号；GETPGRP：返回进程的分组标识。4913.5 文件系统 13.5.1文件系统概述MINIX文件系统(FS)的功能包括两个方面的内容:站在用户的角度，文件系统使得用户可以知道文件由什么组成、如何命名以及可以怎样操作文件。可以理解为文件系统为用户和文件间提

30、供了一个接口。从系统的角度来考虑，文件系统的功能包括：决定以怎样的方式存储文件和目录，包括分配空间和释放空间的过程；管理磁盘空间，比如是以链接表或是以位图的方式记录空闲存储空间等等。本节中将详细介绍以上这些功能怎样实现。5013.5.1文件系统概述1.消息MINIX文件系统接收的消息种类比较多，一共有39种，其中两个是异常消息。其中下图列出的前面31种来自用户进程。后面6种来自系统调用，它们由MM先处理，然后调用FS完成其余工作。 5113.5.1文件系统概述5213.5.1文件系统概述5313.5.1文件系统概述2. i节点和位图在MINIX里为了改进顺序读取文件时的性能，要确保同一文件的所

31、有磁盘块都位于同一个柱面上，为此引入了区段的概念，一个区段包含了多个块。MINIX中为每个文件建立了一个索引表，表中存储了文件属性和各个块在磁盘上的地址，这个索引表被称为i节点。MINIX使用位图来记录空闲的i节点和区段，保存位图的磁盘块被称为位图块。当创建一个文件时，FS在位图块中查找第一个空闲的i节点，在这个i节点被分配后，就修改指针指向下一个节点。 5413.5.1文件系统概述3. 目录管理目录管理是文件系统的一个重要功能，我们查找一个文件，实际上就是先在目录树中找到文件名，然后通过对应的i节点在磁盘上找到文件数据。 目录查找过程: 5513.5.1文件系统概述4管道和设备文件管道和设备

32、文件与普通文件的最大不同在于，普通文件的操作通常很快就能完成，而管道有时则需要等待几个小时才能有进程把数据写进来。而调用设备文件的进程，为了等待终端或其它设备上的I/O，时间也是不能确定的。 FS通过不发送信号的方式使得等待应答信号的调用进程被阻塞，一旦有别的进程修改了管道的状态使得被挂起的进程可以运行，FS就会设置一个标志。到下一次主循环时，FS提取以前保存在进程表中的各项参数，继续执行先前被挂起的进程。5613.5.2 实现1头文件及全局变量首先还是来看看FS使用的数据结构和表，这些在头文件中得到定义。const.h:定义了表长、标志位等一些文件系统中使用的常量的值；glo.h:和内存管理

33、中的glo.h文件一样，定义了一些全局变量；proto.h:提供了ANSI标准C编译器所支持的函数原型；type.h:定义了i节点在磁盘上的组织结构。 5713.5.2 实现2表格管理及其使用块、超级块及i节点是文件系统中最重要的存储结构，对它们的管理和使用是通过一系列的过程来实现的。 用于管理块的过程有：alloc_zone：用于在区段位图中查找空闲区段，并将其分配给文件；flushall：通常被系统调用SYNC所调用，刷新某设备的缓冲，同时将其中内容写回设备；get_block：取要读写的块，先检查高速缓存，若找到就直接返回指针，否则就将其读入缓存；put_block：释放由get_blo

34、ck请求得到的块；5813.5.2 实现free_zone：负责将不再使用的区段归还给空闲区段位图，以区段位图和位号为参数调用free_bit；rw_block：提供了一个简单的磁盘界面，负责在内存和磁盘间传送块；invalidate：删除某个设备在高速缓存中用过的所有块；rw_scattered：以设备标志符、缓冲区指针数组的指针、数组长度及读写标志为参数，执行在设备上读/写分散数据的任务；rm_lru：只被get_block调用，负责从LRU链中删除一个块。5913.5.2 实现用于超级块管理的过程略少一些，下面的五个过程用于超级块和位图的管理：alloc_bit：从区段位图或i节点位图中

35、分配一位，通常被alloc_inode或alloc_zone以循环嵌套的方式调用；free_bit：从区段位图或i节点位图中释放一位，首先计算哪一个位图块包含了要释放的位，调用get_block将这个位图块读入内存，将相应位置0，再调用put_block将该块写回磁盘；get_super：用于在超级块表中搜索特定设备；mounted：关闭块设备时调用，以一个指向设备i节点的指针为参数，返回报告这个i节点是否在被挂装的文件系统上。Read_super：在读超级块时调用，检查所读出的文件系统的版本号，并进行相应的转换。6013.5.2 实现用于管理i节点的过程有：get_inode：将一个i节点读入内存，首先搜索inode表，若找到则将指针返回；若不在内存中则调用rw_inode将其读入；put_inode：返回不再使用的i节点，并把计数器icount减1；alloc_inode：为新文件分配i节点；wipe_inode：将i节点中某些域清除，同时也负责部分初始化i节点的工作；free_inode：释放i节点；update_times：从系统时钟获得时间，同步修改i节点中的时间域；rw_inode：负责在内存和磁盘间传送i节点；old_icopy：转换要执行写操作的i节点内容；new_icopy：对由i节