添加文件系统框架和部分内容

Author: Josen-B

docs/design/arch/filesystem/_category_.json

@@ -0,0 +1,7 @@
+{
+  "label": "文件系统",
+  "position": 3,
+  "link": {
+    "type": "generated-index"
+  }
+}

docs/design/arch/filesystem/framework.md

@@ -0,0 +1,7 @@
+---
+sidebar_position: 1
+---
+
+# 文件系统框架
+
+TODO

docs/design/arch/filesystem/partion.md

@@ -0,0 +1,206 @@
+---
+sidebar_position: 4
+---
+
+## 分区识别机制
+
+ArceOS目前支持两种主流的分区表格式：
+
+####  GPT(GUID分区表)
+
+GPT是现代系统广泛使用的分区表格式，具有以下特点：
+
+- 支持128个主分区
+- 使用128位GUID唯一标识分区类型
+- 支持分区名称(UTF-16LE编码)
+- 包含备份分区表
+- 支持CRC32校验
+
+GPT解析过程如下：
+
+1. 读取LBA 1处的GPT头
+2. 验证签名("EFI PART")
+3. 解析分区项位置和数量
+4. 读取分区项数组
+5. 提取分区信息
+
+####  MBR(主引导记录)
+
+MBR是传统的分区表格式，虽然功能有限，但仍广泛使用：
+
+- 支持4个主分区
+- 使用分区类型标识(1字节)
+- 支持扩展分区
+
+当GPT解析失败时，系统会尝试解析MBR分区表，确保向后兼容。
+
+### 分区扫描流程
+
+分区扫描是系统启动时的关键步骤，流程如下：
+
+1. **初始化块设备**：创建`Disk`对象，获取设备信息
+2. **尝试GPT解析**：读取GPT头，验证签名
+3. **解析分区项**：读取分区项数组，提取分区信息
+4. **MBR回退**：如果GPT解析失败，尝试MBR
+5. **全盘处理**：如果都没有分区表，将整个磁盘作为单个分区
+6. **文件系统检测**：对每个分区进行文件系统类型检测
+
+### 分区信息结构
+
+分区信息通过`PartitionInfo`结构体表示：
+
+```rust
+pub struct PartitionInfo {
+    pub index: u32,                    // 分区索引(0-based)
+    pub name: String,                   // 分区名称
+    pub partition_type_guid: [u8; 16],  // 分区类型GUID
+    pub unique_partition_guid: [u8; 16], // 唯一分区GUID
+    pub filesystem_uuid: Option<String>, // 文件系统UUID
+    pub starting_lba: u64,              // 起始LBA
+    pub ending_lba: u64,                // 结束LBA
+    pub size_bytes: u64,                // 分区大小(字节)
+    pub filesystem_type: Option<FilesystemType>, // 文件系统类型
+}
+```
+
+这种结构设计包含了分区的所有关键信息，便于上层文件系统使用。
+
+## 文件系统探测机制
+
+###  文件系统类型检测
+
+文件系统类型检测是通过分析分区开始的特定数据结构实现的，目前支持：
+
+####  FAT文件系统检测
+
+FAT文件系统(FAT12/FAT16/FAT32)的检测基于以下特征：
+
+- FAT12/FAT16：在偏移0x36处有"FAT"签名
+- FAT32：在偏移0x52处有"FAT32"签名
+
+```rust
+fn is_fat_filesystem(boot_sector: &[u8; 512]) -> bool {
+    // 检查FAT12/FAT16/FAT32签名
+    if boot_sector.len() >= 0x36 + 3 {
+        let fat_sig = &boot_sector[0x36..0x36 + 3];
+        if fat_sig == b"FAT" {
+            return true;
+        }
+    }
+
+    if boot_sector.len() >= 0x52 + 5 {
+        let fat32_sig = &boot_sector[0x52..0x52 + 5];
+        if fat32_sig == b"FAT32" {
+            return true;
+        }
+    }
+
+    false
+}
+```
+
+检测过程：
+
+1. 读取分区开始的512字节(引导扇区)
+2. 检查特定偏移处的签名
+3. 确定FAT类型
+
+#### ext4文件系统检测
+
+ext4文件系统的检测基于超级块特征：
+
+- 超级块位于分区偏移1024字节处
+- 魔数0xEF53位于超级块偏移1080字节处
+
+```rust
+fn is_ext4_filesystem(disk: &mut Disk, start_lba: u64) -> bool {
+    // ext4超级块位于分区偏移1024字节处
+    let superblock_offset = start_lba * 512 + 1024;
+    let mut superblock = [0u8; 2048];
+
+    // 保存当前位置
+    let pos = disk.position();
+
+    // 设置位置读取超级块
+    disk.set_position(superblock_offset);
+
+    let result = if let Err(_) = read_exact(disk, &mut superblock) {
+        warn!("Failed to read ext4 superblock at offset {}", superblock_offset);
+        false
+    } else {
+        // 检查ext4魔数(0xEF53)位于超级块偏移1080字节处
+        // 由于我们从1024字节处开始读取，魔数位于索引56处
+        if superblock.len() >= 58 {
+            let magic = u16::from_le_bytes([superblock[56], superblock[57]]);
+            magic == 0xEF53
+        } else {
+            false
+        }
+    };
+
+    // 恢复位置
+    disk.set_position(pos);
+
+    result
+}
+```
+
+检测过程：
+
+1. 定位到超级块位置
+2. 读取超级块数据
+3. 验证魔数
+
+### 文件系统UUID读取
+
+为了支持通过UUID挂载文件系统，ArceOS实现了从文件系统超级块读取UUID的功能：
+
+#### ext4 UUID读取
+
+ext4的UUID位于超级块偏移0x68处，共16字节。UUID的存储格式为：
+
+- 前3个字段：小端序
+- 后2个字段：大端序
+
+读取后转换为标准UUID格式(8-4-4-4-12)。
+
+#### FAT32 UUID读取
+
+FAT32没有标准UUID，但有卷标ID(Volume ID)，位于引导扇区偏移0x43处，共4字节。读取后格式化为8字符十六进制字符串。
+
+### 文件系统创建
+
+对于检测到的文件系统，ArceOS会创建对应的文件系统实例：
+
+1. **创建分区包装器**：将分区包装为文件系统可访问的设备
+2. **初始化文件系统**：调用文件系统的初始化函数
+3. **创建根节点**：创建文件系统的根目录节点
+4. **注册到VFS**：将文件系统注册到虚拟文件系统
+
+
+
+## 启动流程与挂载策略
+
+###  系统启动流程
+
+文件系统的初始化是系统启动的关键步骤，流程如下：
+
+1. **设备初始化**：初始化块设备驱动
+2. **分区扫描**：扫描并识别分区
+3. **文件系统检测**：检测各分区的文件系统类型
+4. **根文件系统选择**：根据启动参数或默认策略选择根文件系统
+5. **文件系统挂载**：挂载根文件系统和其他分区
+6. **虚拟文件系统挂载**：挂载/dev, /proc, /sys等虚拟文件系统
+
+### 根文件系统选择策略
+
+ArceOS支持多种根文件系统选择策略：
+
+1. **启动参数指定**：通过`root=`参数指定
+   - `root=/dev/sdaX`：按设备路径指定
+   - `root=PARTUUID=xxx`：按分区GUID指定
+   - `root=UUID=xxx`：按文件系统UUID指定
+
+2. **默认策略**：如果没有指定，使用第一个支持的文件系统分区
+
+3. **回退策略**：如果没有支持的文件系统，使用ramfs作为根文

docs/design/arch/filesystem/real_fs.md

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+---
+sidebar_position: 3
+---
+
+# 实际文件系统
+
+TODO

docs/design/arch/filesystem/vfs.md

@@ -0,0 +1,7 @@
+---
+sidebar_position: 2
+---
+
+# 虚拟文件系统
+
+TODO