2022年FAT文件系统操作系统课程设计实验报告 .pdf

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1、操作系统课程设计之三设计任务：模拟OS文件系统在任一 OS （Window或者 Dos；也可以是在 Linux 下，但要求能将结果演示给老师看）下，建立一个大文件，把它假象成一张盘，在其中实现一个简单的模拟OS文件系统。1、在现有机器硬盘上开辟10M （共 10000 个盘块 ，每盘块大小为1k）的硬盘空间（生成一个 10M的用户文件 SDisk.dat即可） ，作为设定的硬盘空间。2、编写一管理程序SDisk，对此空间进行管理，以模拟OS文件系统，要求：、盘块大小 1k、空闲盘块的管理：采用位示图法、文件空间管理：采用FAT （文件分配表），每个盘块号占 2 个字节、目录项管理：、每个 目录

2、项占用 32 字节，其中前 8 个字节（ 0-7）为文件名，之后跟3 个字节（8-10）的扩展名， 26-27 字节，存放文件的第一个盘块号，最后四个字节（28-31） ，存放文件长度（如果目录项对应的是下一级子目录（文件），其文件长度部分为 0）、目录按文件方式管理，每个目录仅用一个盘块 （即 1k，最多装 32 个目录项）、第 0 个目录项为本目录，即“ . ”，第 0 个字节为“ . ” ，即 0 x2E，第 26-27 字节指明本目录所在盘块。、第 1 个目录项为父目录，即“ . ”，第 0，1 个字节为“ . ”即 0 x2E,0 x2E，第26-27 字节指明父目录所在盘块。、每个

3、目录实际能放下文件或子目录30 项。、文件系统空间分配：、第 0 个盘块（ 1k）存放磁盘信息（可以设定为格式说明“FAT32 ” 、盘块大小，盘块数等内容）、第 1 个盘块起，至 125 盘块，共 125 个盘块（ 125k）存放 FAT内容、第 126、127（2 个）盘块，存放位示图、从第 128 盘块至 10000 盘块，皆为数据（区）盘块，其逻辑编号从0 开始，至名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 21 页 - - - - - - - - - 987

4、2号数据盘块，即第 0数据盘块为 128号盘块， 第 1数据盘块为 129号盘块， ,、第 0 数据盘块 （即 128号盘块） ，存放 根目录 （同样只用一个盘块作根目录） ，由于第 0、1 目录项为“ . ”（本目录） , “. ”（父目录），因此根目录下同样只能存放 30个文件或目录，并且从第2 个目录项开始。、文件或子目录数据，放在第1 数据盘块及以后的数据盘块中，由用户按需要使用。3、SDisk 管理程序的功能要求如下：、正常情况下，显示等待命令输入符号# 、改变目录命令：#cd 目录名，改变当前工作目录，目录不存在时给出出错信息#cd . ，返回上一级目录，如果是根目录，给出提示信息

5、、生成新目录#md 目录名，创建新目录（需要更改FAT内容和位示图内容）、删除目录#rd 目录名，删除目录，如果目录不存在时给出出错信息（需要更改FAT内容和位示图内容）、显示目录#dir ，显示指定目录下或当前目录下的信息，包括文件名、扩展名、物理地址（文件或目录第一个盘块号） 、文件长度、子目录、创建新文件#CreateFile 文件名 . 扩展名 文件长度， 根据文件名 . 扩展名，创建一个目录项（fcb ） ，根据文件长度和位示图中空闲盘块情况，分配足够多的连续盘块 ，给新文件（需要更改 FAT内容和位示图内容）。、删除文件#DelFile 文件名 . 扩展名，在文件所在的目录项中，将

6、第一个字节变为0 xE5，并同时修改 FAT内容和位示图内容；如果文件不存在，给出出错信息、文件拷贝#CopyFile 老文件 , 新文件，为新文件创建一个目录项， 并将老文件内容复制到新文件中，并同时修改FAT内容和位示图内容、显示位示图内容#ShowBitMP ，将位示图内容（已有信息部分） ，显示在屏幕上（按十六进制）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 21 页 - - - - - - - - - 、显示 FAT内容#ShowFAT ，将 FAT内容（已

7、有信息部分） ，显示在屏幕上（按十六进制）4、程序的总体流程为：、输出提示符 #，等待接受命令，分析键入的命令；、对合法的命令，执行相应的处理程序，否则输出错误信息，继续等待新命令（1、请参考“ 03.FAT32文件系统简介 .doc ”中，有关文件系统的规定； 2 、请参考 WinHex中，目录所显示的信息进行编程）/ 关于 FAT 和 MAP 表的解释/ 用 bitset库，做 MAP 的是否判断，因为作业要求从数据块从128 位开始，所以bitset的前 128 位被置为 -1，同样 FAT表也是，其次， MAP 表和 FAT表同样是用数组方式做保存，这样就略过了是对具体地址的操作，从数

8、组的下标很容易的定位，关于对 FAT表和 MAP 表的用法1. 当要用到数据块是，查询MAP 表（因为只做比较查询即可）, 查询到的未用位置置 1，然后在FAT表上进行相应记录，在本程序做出的规定是，当文件夹FAT表做-1，若是文件则按照FAT做对应的顺序记录，最后一块同样是-1 结束，2. 回收的时候，是按照FAT表的首项，做顺序置0，然后 MAP 也在相应位置置0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 21 页 - - - - - - - - - #incl

9、ude #include #include #include #include /*/ /AUTHOR:CHENLOG /ENVIROMENT:VC2008 WIN7 /DATE:2011-6-5 VERSION 1.0 /*/ usingnamespace std; constint BLOCKNUM_SIZE=2; / 盘块号大小constint BLOCK_SIZE=1024; / 一个盘块大小数constint BLOCK_NUM=10001; / 盘块数量constint DISK_SIZE=1024*1000*10; / 磁盘大小constint LIST_SIZE=32; / 目

10、录项大小constint MAP_SIZE=10001; /MAP 长度constint FATNUM=125; /FAT 的盘块数第块没有用constint FATLIST=512; / 每个盘口 FAT 的记录数constint DATABEG=128; / 数据项开始 FAT 号struct FCB char fname8; / 文件名char exname3; / 扩展名short fnum; / 首块号int length; / 文件大小，目录则文件大小为；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

11、- - - - - - - 第 4 页，共 21 页 - - - - - - - - - ; struct fatid short idFATNUM*FATLIST; /FAT 大小 512个记录一块*FAT; struct map bitset maplist; *MAP; struct DIR struct FCB listLIST_SIZE+1; *filedir; int currentid=128; / 当前 FAT 号int currentdir=128; / 当前目录块号初始化是+1 由于第个单元没有使用char *file; / 磁盘的首地址char *FilePath=myf

12、at ; /window 文件保存地址FILE *fp; /window 文件地址string CURRENT=root; / 当前路径char cmd30; / 输入指令char command16; /* *对文件存储器进行格式化*创建根目录* */ void findBit(struct map *MAP) void init(struct fatid *FAT) int i,j; for (i=1;iDATABEG) FAT-idi=0; else FAT-idi=-1; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

13、名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 21 页 - - - - - - - - - void format() bool i; FAT=( struct fatid *)(file+BLOCK_SIZE); / 当前 FAT地址 MAP=(struct map *)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); / 初始化位示图init(FAT); FAT-id0=9872; filedir=(struct DIR *)(file+(FATNUM+1+2)*BLOCK_SIZE); / 当前目录指针地址FAT-id128=-1; FAT-id0=9872-1;

14、strcpy(filedir-list0.fname,. ); strcpy(filedir-list0.exname,dir); filedir-list0.fnum=currentdir; filedir-list0.length=0; strcpy(filedir-list1.fname,.); strcpy(filedir-list1.exname,dir); filedir-list1.fnum=currentdir; filedir-list1.length=0; fp=fopen(FilePath,w+ ); fwrite(file,sizeof ( char ),DISK_SI

15、ZE,fp); fclose(fp); printf(初始化已经完成 , 现在可以进行操作了!nn); /* *创建子目录*/ int mkdir( char *str) int i,j; int blockid; / 将要创建的 FAT 号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 21 页 - - - - - - - - - int blockdir; / 将要创建的目录块号int listnum; / 目录块内编号struct fatid *flagid; st

16、ruct DIR *dir; / 当前目录指针struct map *MAP; struct fatid *FAT; if (strcmp(str, )=0) printf( 目录名称不能为空n ); return 0; dir=(struct DIR *)(file+(currentdir)*BLOCK_SIZE); MAP=(struct map *)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); FAT=( struct fatid *)(file+BLOCK_SIZE); for (i=DATABEG+1;imaplisti=0) break ; if (iBLOCK_NU

17、M) printf( 内存不足 n ); return 0; MAP-maplisti=1; /map 置即已用dir=( struct DIR *)(file+(currentdir)*BLOCK_SIZE); for (i=2;ilisti.fname,str)=0) printf(目录下有同名文件夹n ); return 0; for (i=2;ilisti.fname, )=0) / 有空的目录块且无重名，第一版本的时候与上面的循环放在一起，存在一个情况是前面的建立的目录删除后，直接被同名的覆盖了break ; if (iLIST_SIZE) printf( 内存不足 n ); ret

18、urn 0; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 21 页 - - - - - - - - - flagid=(struct fatid *)(file+BLOCK_SIZE); /fat 首位地址for (j=DATABEG+1;jidj=0) blockdir=j; break ; strcpy(dir-listi.fname,str); dir-listi.fnum=blockdir; strcpy(dir-listi.exname,dir); dir-

19、listi.length=0; dir=( struct DIR *)(file+blockdir*BLOCK_SIZE); / 为新目录项创建根目录strcpy(dir-list0.fname,. ); strcpy(dir-list0.exname,dir); dir-list0.fnum=blockdir; dir-list0.length=0; strcpy(dir-list1.fname,.); strcpy(dir-list1.exname,dir); dir-list1.fnum=currentdir; dir-list1.length=0; flagid-idj=-1; / 修

20、改 FAT 目录尾部FAT-id0=FAT-id0-1; printf( 已经成功创建目录%s n ,str); return 0; /* *显示目录*/ int listshow() int i,sumfile,sumdir,fl100,dr100;/fl 为文件的号数， dr 为目录的号数sumfile=sumdir=0; struct DIR *dir; struct fatid *FAT; dir=( struct DIR *)(file+currentdir*BLOCK_SIZE); for (i=0;ilisti.length=0&(strcmp(dir-listi.fname,

21、)!=0)&(dir-listi.fnum!=0)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 21 页 - - - - - - - - - / 为目录的 drsumdir=i; sumdir+; if (dir-listi.length!=0&strcmp(dir-listi.fname, )!=0) / 为目录的 flsumfile=i; sumfile+; for (i=0;ilistdri.fname); for (i=0;ilistfli.fname,dir-

22、listfli.exname); printf(n ); printf(n 在该目录下共有 %d 个文件 , %d 个文件夹 nn,sumfile,sumdir-2); return 0; /* *删除子目录*/ int rmdir(char *str) int i; int blockid; int flag=0; /FAT 号int blocknum; / 目录块struct fatid *FAT; struct DIR *dir; struct DIR *flagdir; / 标记目录块char c= a; / 做用户交互int m=2; / 从第三个子目录项开始搜索要删除的目录项情况F

23、AT=(struct fatid *)(file+BLOCK_SIZE); dir=( struct DIR *)(file+currentdir*BLOCK_SIZE); / 当前目录指针MAP=( struct map *)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); for (i=2;ilisti.fname,str)=0) / 找到要删除的子目录名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 21 页 - - - - - - - - - break

24、; if (iLIST_SIZE) printf( 该文件夹下不存在%s,str); return 0; while (1) printf(是否确认？（ Y/N） ); cinc; if (c= y|c= Y )|(c=n |c= N ) break; if (c= n |c= N ) return 0; blocknum=dir-listi.fnum; flagdir=(struct DIR *)(file+blocknum*BLOCK_SIZE); while (m!=LIST_SIZE) if (strcmp(flagdir-listm.fname, )!=0) printf(该目录下有

25、子文件或者子目录，不能删除该目录); m+; strcpy(dir-listi.fname, ); / 父目录 DIR strcpy(dir-listi.exname, ); dir-listi.fnum=0; strcpy(flagdir-list0.fname, ); / 要删除目录的 DIR strcpy(flagdir-list0.exname, ); flagdir-list0.fnum=0; strcpy(flagdir-list1.fname, ); strcpy(flagdir-list1.exname, ); flagdir-list0.fnum=0; MAP-maplist

26、blocknum=0; FAT-idblocknum=0; FAT-id0=FAT-id0+1; return 0; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 21 页 - - - - - - - - - /* *更改当前目录*/ int changedir(char *str) int i,j; int blocknum; / 当前目录位置int flagnum; /temp 的目录位置struct DIR * flagdir,*dir; struct fati

27、d * FAT; string strflag; / 为了改当前显示的代码dir=( struct DIR *)(file+currentdir*BLOCK_SIZE); if (strcmp( .,str)=0) / 判断是不是上层目录 blocknum=currentdir; if (dir-list0.fnum=dir-list1.fnum) / 根目录的特征 return 1; currentdir=dir-list1.fnum; / 改变当前目录指针flagdir=(struct DIR *)(file+currentdir*BLOCK_SIZE); / 去上层的目录地址for (

28、int j=0;jlistj.fnum=blocknum) strflag=flagdir-listj.fname; break; CURRENT=CURRENT.substr(0,(CURRENT.length()-strflag.length()-1); return 1; for (i=2;ilisti.fname,str)=0&strcmp(dir-listi.exname,dir)=0) currentdir=dir-listi.fnum; break ; if (iLIST_SIZE) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -

29、 - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 21 页 - - - - - - - - - printf( 找不到指定的目录%sn,str); return 0; CURRENT=CURRENT+str+; return 1; /* *创建文件*/ int create(char *str,int length) /getfilename int i,j,l,t,k; int blockdir; int fid; /FAT 的首块号int flag; / 文件的首块判断char name8=0; / 文件名称char exname3=0; / 文件扩展名int

30、templength; /temp 文件长度struct fatid * FAT; struct DIR *dir; struct map *MAP; dir=(struct DIR *)(file+(currentdir)*BLOCK_SIZE); MAP=(struct map *)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); FAT=( struct fatid *)(file+BLOCK_SIZE); templength=length; l=strlen(str); / 取文件名for (i=0;i=8) printf( 文件名称过长 n ); return 0; /

31、去扩展名j=0; i+; i+; / 除去点k=l-i; for (j=0;jFAT-id0) printf(文件超出磁盘容纳空间n ); return 0; for (i=2;ilisti.fname,name)=0&strcmp(dir-listi.exname,exname)=0) printf(改文件夹下，已经有同名文件); return 0; if (strcmp(dir-listi.fname, )=0) break ; if (iLIST_SIZE) printf( 内存不足 n ); return 0; strcpy(dir-listi.fname,name); 名师资料总结

32、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 21 页 - - - - - - - - - strcpy(dir-listi.exname,exname); dir-listi.length=length; flag=1; j=DATABEG+1; while (1) / 不断循环if (MAP-maplistj!=1) if (!templength-) / 当length 全部被分配完截止break; / 上一块的地址if (flag) / 第一次分配是的首地址 dir-lis

33、ti.fnum=j; / 给文件的首块 MAP-maplistj=1; /MAP减少if (!flag) FAT-idt=j; / FAT-id0=FAT-id0-1; t=j; flag=0; j+; FAT-idt=-1; / FAT-id0=FAT-id0-1; printf(已经成功创建文件%s n ,name); return 1; /* 复制文件*/ int cp( char *str,char *newname) int i,j,k,l,length; char name8=0; / 文件名称char exname3=0; / 文件扩展名struct DIR *dir; l=st

34、rlen(str); / 取文件名名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 21 页 - - - - - - - - - for (i=0;il;i+) namei=stri; if (stri+1=.) break ; / 去扩展名j=0; i+; i+; / 除去点k=l-i; for (j=0;jk;j+) if (stri=0) break ; exnamej=stri; i+; if (strcmp(newname, )=0) printf( 文件名不能

35、为空 n ); return 0; dir=( struct DIR *)(file+currentdir*BLOCK_SIZE); for (i=2;ilisti.fname,name)=0&strcmp(dir-listi.exname,exname)=0) break ; if (iLIST_SIZE) printf( 找不到指定的文件%sn,str); return 0; length=dir-listi.length ; create(newname,length); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名

36、师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 21 页 - - - - - - - - - /* *删除文件*/ int delfile(char *str) int i,j,l,k; int blocknum; / 要删除的首块地址int temp; char name8=0; / 文件名称char exname3=0; / 文件扩展名char c= a; struct DIR *dir; struct fatid *FAT; struct map *MAP; l=strlen(str); / 取文件名for (i=0;il;i+) namei=stri; if (stri+1=

37、.) break ; / 去扩展名j=0; i+; i+; / 除去点k=l-i; for (j=0;jk;j+) if (stri=0) break ; exnamej=stri; i+; if (strcmp(str, )=0) printf( 文件名不能为空 n ); return 0; dir=( struct DIR *)(file+(currentdir)*BLOCK_SIZE); MAP=(struct map *)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); FAT=( struct fatid *)(file+BLOCK_SIZE); for (i=2;ilis

38、ti.fname,name)=0)&(strcmp(dir-listi.exname,exname)=0) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 21 页 - - - - - - - - - break ; if (iLIST_SIZE) printf( 找不到 %s 文件 n ,str); return 0; while (1) printf(是否确认？（ Y/N） ); cinc; if (c= y|c= Y )|(c=n |c= N ) break; i

39、f (c= n |c= N ) return 0; blocknum=dir-listi.fnum; dir-listi.fnum=0; / 把目录项还原strcpy(dir-listi.exname, ); strcpy(dir-listi.fname, ); dir-listi.length=0; / 处理 FAT AND MAP 表while (FAT-idblocknum!=-1) temp=FAT-idblocknum; FAT-idblocknum=0; FAT-id0=FAT-id0+1; MAP-maplistblocknum=0; blocknum=temp; printf(

40、 已经成功删除 %sn ,str); return 0; int ShowBitMp() int i,j; int listBLOCK_SIZE=0; struct map *MAP; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 21 页 - - - - - - - - - MAP=(struct map *)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); j=0; for (i=DATABEG+1;imaplisti=1) listj=i; j+; f

41、or (i=0;iBLOCK_SIZE;i+) if (listi!=0) printf( %0 x ,listi); if (i%10=0) printf(n ); return 0; int findBit() return 0; int ShowFat() int i,j,flag; struct fatid *FAT; int listBLOCK_SIZE=0; FAT=(struct fatid *)(file+BLOCK_SIZE); j=0; for (i=DATABEG+1;iidi!=0) listj=i; j+; j=0; flag=0; for (i=0;iBLOCK_S

42、IZE;i+) if (listi!=0) printf( %0 x ,listi); if (flag) if (j%10=0) printf(n ); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 21 页 - - - - - - - - - flag=1; j+; return 0; /* 退出系统*/ int exit() fp=fopen(FilePath,w+ ); fwrite(file,sizeof ( char ),DISK_SIZE,fp); fc

43、lose(fp); free(file); return 1; void welcome() / 欢迎列表printf(-n); printf(n 以下是使用说明 n ); printf(format : 对磁盘格式化 .n ); printf(exit : 安全退出该文件系统, 保存信息 .n ); printf(mkdir dirname ; 创建子目录 .n ); printf(rmdir dirname : 删除子目录 .n ); printf(ls dirname : 显示当前目录下信息.n ); printf(cd dirname : 更改当前目录 .n ); printf(cre

44、ate filename.extren length : 创建一个新文件.n ); printf(rm filename : 删除文件 .n ); printf(cp oldname newname: 复制文件 .n ); printf(ShowBitMP 显示位示图 .n ); printf(ShowFAT 显示 FAT.n ); printf(n-n); / 申请虚拟空间file=(char *)malloc(DISK_SIZE*sizeof ( char ); / 加载if (fp=fopen(FilePath,r )!=NULL) fread(file,sizeof ( char ),

45、DISK_SIZE,fp); printf( 加载磁盘文件 %s 文件成功，现在可以操作nn ,FilePath); else 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 21 页 - - - - - - - - - printf( 这是第一次使用文件管理系统); int main() int length; char newname20; welcome(); format(); while (1) coutCURRENTcmd; if (strcmp(cmd,f

46、ormat)=0) free(file); file=(char *)malloc(DISK_SIZE*sizeof ( char ); / 重新分配空间format(); elseif (strcmp(cmd,mkdir )=0) scanf( %s,command); mkdir(command); elseif (strcmp(cmd,rmdir)=0) scanf( %s,command); rmdir(command); elseif (strcmp(cmd,ls )=0) listshow(); elseif (strcmp(cmd,cd )=0) scanf( %s,comman

47、d); changedir(command); elseif (strcmp(cmd,create)=0) cincommandlength; create(command,length); elseif (strcmp(cmd,cp )=0) cincommandnewname; cp(command,newname); elseif (strcmp(cmd,rm )=0) scanf( %s,command); delfile(command); elseif (strcmp(cmd,exit)=0) exit(); break ; elseif (strcmp(cmd,ShowFAT)=

48、0) ShowFat(); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 21 页 - - - - - - - - - elseif (strcmp(cmd,ShowBitMp )=0) ShowBitMp(); else printf( 无效指令 ,请重新输入 :n ); printf(Thank you for using my file system!n); return 0; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 21 页 - - - - - - - - -