模拟文件系统的设计实现分析.pdf

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1、.-中北大学中北大学操作系统课程设计操作系统课程设计说说 明明 书书学学院院、系系：专专业业：学学 生生 姓姓 名：名：设设 计计 题题 目目：软件学院软件工程xxx学学 号：号：xxx模拟文件系统的设计与实现起起 迄迄 日日 期期:2015 年 12 月 28 日-2016 年 1 月 8 日指指 导导 教教 师师:xxx 2016 年 1 月 8 日-可修编.-1 1 需求分析需求分析通过模拟文件系统的实现，深入理解操作系统中文件系统的理论知识,加深对教材中的重要算法的理解。同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力；掌握操作系统结构、实现

2、机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路，并了解操作系统的发展动向和趋势。模拟二级文件管理系统的课程设计目的是通过研究 Linux 的文件系统结构，模拟设计一个简单的二级文件系统，第一级为主目录文件，第二级为用户文件。2 2总体设计总体设计结合数据结构、程序设计、计算机原理等课程的知识，设计一个二级文件系统，进一步理解操作系统。文件的创建：create文件关闭：close文件的打开：open文件的读：read文件的写：write文件关闭：close删除文件：delete创建子目录：mkdir删除子目录：rmdir列出文件目录：dir退出：exit系统执行流程图系统执行流程图删除文

3、件开 始选择操作创建文件读文件写文件创建文件夹删除文件夹删除子目录显 示当 前子 目录创建子目录更改目录退出-可修编.-3 3详细设计详细设计主要数据结构：退出#define MEM_D_SIZE 1024*1024/总磁盘空间为 1M#define DISKSIZE 1024/磁盘块的大小 1K/磁盘块数目 1K#define DISK_NUM 1024#define FATSIZEDISK_NUM*sizeof(struct fatitem)/FAT 表大小#define ROOT_DISK_NO FATSIZE/DISKSIZE+1/根目录起始盘块号#define ROOT_DISK_S

4、IZE sizeof(struct direct)#define DIR_MAXSIZE1024#define MSD5#define MOFN5/根目录大小/路径最大长度为 1KB/最大子目录数 5/最大文件深度为 5/最大写入文字长度 128KB#define MAX_WRITE 1024*128struct fatitem/*size 8*/;struct direct/*-文件控制快信息-*/struct FCBint item;/*存放文件下一个磁盘的指针*/char em_disk;/*磁盘块是否空闲标志位 0 空闲*/char name9;/*文件/目录名 8 位*/char p

5、roperty;/*属性 1 位目录 0 位普通文件*/-可修编.-int size;/*文件/目录字节数、盘块数)*/int firstdisk;/*文件/目录 起始盘块号*/int next;/*子目录起始盘块号*/int sign;/*1 是根目录 0 不是根目录*/directitemMSD+2;struct opentablestruct openttableitemchar name9;/*文件名*/int firstdisk;/*起始盘块号*/int size;/*文件的大小*/openitemMOFN;int cur_size;/*当前打文件的数目*/;管理文件的主要代码：in

6、t create(char*name)int i,j;if(strlen(name)8)/*文件名大于 8 位*/return(-1);for(j=2;jdirectitemj.name,name)break;if(jMSD+2)/*文件已经存在*/return(-4);for(i=2;idirectitemi.firstdisk=-1)break;if(i=MSD+2)/*无空目录项*/return(-2);if(u_opentable.cur_size=MOFN)/*打开文件太多*/return(-3);for(j=ROOT_DISK_NO+1;j=DISK_NUM)return(-5);

7、fatj.em_disk=1;/*将空闲块置为已经分配*/*-填写目录项-*/strcpy(cur_dir-directitemi.name,name);cur_dir-directitemi.firstdisk=j;cur_dir-directitemi.size=0;cur_dir-directitemi.next=j;-可修编.-cur_dir-directitemi.property=0;/*-*/fd=open(name);return 0;int open(char*name)int i,j;for(i=2;idirectitemi.name,name)break;if(i=MSD

8、+2)return(-1);/*-是文件还是目录-*/if(cur_dir-directitemi.property=1)return(-4);/*-文件是否打开-*/for(j=0;jMOFN;j+)if(!strcmp(u_opentable.openitemj.name,name)break;if(j=MOFN)/*文件打开太多*/return(-3);/*-查找一个空闲用户打开表项-*/for(j=0;jdirectitemi.firstdisk;strcpy(u_opentable.openitemj.name,name);u_opentable.openitemj.size=cur

9、_dir-directitemi.size;u_opentable.cur_size+;/*-返回用户打开表表项的序号-*/return(j);int close(char*name)int i;for(i=0;i=MOFN)-可修编.-return(-1);/*-清空该文件的用户打开表项的内容-*/strcpy(u_opentable.openitemi.name,);u_opentable.openitemi.firstdisk=-1;u_opentable.openitemi.size=0;u_opentable.cur_size-;return 0;int write(int fd,c

10、har*buf,int len)char*first;int item,i,j,k;int ilen1,ilen2,modlen,temp;/*-用$字符作为空格#字符作为换行符-*/char Space=32;char Endter=n;for(i=0;ilen;i+)if(bufi=$)bufi=Space;else if(bufi=#)bufi=Endter;/*-读取用户打开表对应表项第一个盘块号-*/-可修编.-item=u_opentable.openitemfd.firstdisk;/*-找到当前目录所对应表项的序号-*/for(i=2;idirectitemi.firstdis

11、k=item)break;/*-计算出该文件的最末地址-*/first=fdisk+item*DISKSIZE+u_opentable.openitemfd.size%DISKSIZE;/*-如果最后磁盘块剩余的大小大于要写入的文件的大小-*/if(DISKSIZE-u_opentable.openitemfd.size%DISKSIZElen)elsefor(i=0;idirectitemtemp.size=cur_dir-directitemtemp.size+len;/*写一部分内容到最后一块磁盘块的剩余空间(字节)*/firsti=buf i;-可修编.-+)/*-计算分配完最后一块磁

12、盘的剩余空间(字节)还剩下多少字节未存储-*/ilen1=len-(DISKSIZE-u_opentable.openitemfd.size%DISKSIZE);ilen2=ilen1/DISKSIZE;modlen=ilen1%DISKSIZE;if(modlen0)ilen2=ilen2+1;/*-还需要多少块磁盘块-*/for(j=0;jilen2;j+)for(i=ROOT_DISK_NO+1;i=DISK_NUM)/*-如果磁盘块已经分配完了-*/return(-1);if(fati.em_disk=0)break;first=fdisk+i*DISKSIZE;/*-找到的那块空闲磁

13、盘块的起始地址-*/if(j=ilen2-1)/*-如果是最后要分配的一块-*/for(k=0;klen-(DISKSIZE-u_opentable.openitemfd.size%DISKSIZE)-j*DISKSIZE;k+firstk=bufk;else/*-如果不是要最后分配的一块-*/for(k=0;kDISKSIZE;k+)firstk=bufk;-可修编.-int read(int fd,char*buf)for(i=0;idirectitemtemp.size=cur_dir-directitemtemp.size+len;fatitem.item=i;/*-找到一块后将它的序

14、号存放在上一块的指针中-*/fati.em_disk=1;/*-置找到的磁盘快的空闲标志位为已分配-*/fati.item=-1;/*-它的指针为-1(即没有下一块)-*/-可修编.-if(i=ilen1-1)/*-如果在最后一个磁盘块-*/for(j=0;jlen-i*DISKSIZE;j+)bufi*DISKSIZE+j=firstj;else/*-不在最后一块磁盘块-*/for(j=0;jlen-i*DISKSIZE;j+)bufi*DISKSIZE+j=firstj;item=fatitem.item;/*-查找下一盘块-*/first=fdisk+item*DISKSIZE;retu

15、rn 0;int del(char*name)int i,cur_item,item,temp;for(i=2;idirectitemi.name,name)break;cur_item=i;/*-用来保存目录项的序号,供释放目录中-*/if(i=MSD+2)/*-如果不在当前目录中-*/return(-1);-可修编.-for(i=0;idirectitemcur_item.firstdisk;/*-该文件的起始盘块号-*/while(item!=-1)/*-释放空间,将 FAT 表对应项进行修改-*/*-释放目录项-*/cur_dir-directitemcur_item.sign=0;c

16、ur_dir-directitemcur_item.firstdisk=-1;strcpy(u_opentable.openitemcur_item.name,);temp=fatitem.item;fatitem.item=-1;fatitem.em_disk=0;item=temp;if(!strcmp(u_opentable.openitemi.name,name)return(-2);if(cur_dir-directitemcur_item.property!=0)/*-如果删除的(不)是目录-*/return(-3);cur_dir-directitemcur_item.next=

17、-1;cur_dir-directitemcur_item.property=0;主函数：int main()-可修编.cur_dir-directitemcur_item.size=0;return 0;.-FILE*fp;char ch;char a100;char code1110;char name10;int i,flag,r_size;char*contect;contect=(char*)malloc(MAX_WRITE*sizeof(char);if(fp=fopen(disk.dat,rb)=NULL)printf(You have not format,Do you wan

18、t format?(y/n);scanf(%c,&ch);if(ch=y)initfile();printf(Successfully format!n);elsereturn 0;enter();print();show();-可修编.-strcpy(code0,exit);strcpy(code1,create);strcpy(code2,open);strcpy(code3,close);strcpy(code4,write);strcpy(code5,read);strcpy(code6,del);strcpy(code7,mkdir);strcpy(code8,rmdir);strc

19、py(code9,dir);strcpy(code10,cd);while(1)scanf(%s,a);for(i=0;i11;i+)if(!strcmp(codei,a)break;switch(i)case 0:/退出文件系统free(contect);halt();return 0;case 1:/创建文件scanf(%s,name);flag=create(name);-可修编.-if(flag=-1)else if(flag=-2)else if(flag=-3)else if(flag=-4)else if(flag=-5)elseprintf(Successfully creat

20、e a file!n);printf(Error:n The disk space is full!n);printf(Error:n The name is already in the direct!n);printf(Error:n The number of openfile is too much!n);printf(Error:n The direct item is already full!n);printf(Error:n The length is too long!n);show();break;case 2:/打开文件scanf(%s,name);-可修编.-fd=op

21、en(name);if(fd=-1)else if(fd=-2)else if(fd=-3)else if(fd=-4)elseshow();break;printf(Successfully opened!n);printf(Error:n It is a direct,can not open for read or write!n);printf(Error:n The number of open file is too much!n);printf(Error:n The file have already opened!n);printf(Error:n The open file

22、 not exit!n);case 3:/关闭文件scanf(%s,name);flag=close(name);if(flag=-1)printf(Error:n The file is not opened!n);-可修编.-elseprintf(Successfully closed!n);show();break;case 4:/写文件if(fd=-1)printf(Error:n The file is not opened!n);elseprintf(Please input the file contect:);scanf(%s,contect);flag=write(fd,co

23、ntect,strlen(contect);if(flag=0)printf(Successfully write!n);elseprintf(Error:n The disk size is not enough!n);show();break;-可修编.-case 5:/读文件if(fd=-1)elseshow();break;flag=read(fd,contect);if(flag=0)for(i=0;iu_opentable.openitemfd.size;i+)printf(tn);printf(%c,contecti);printf(Error:n The file is not

24、 opened!n);case 6:/删除文件scanf(%s,name);flag=del(name);if(flag=-1)else if(flag=-2)printf(Error:n The file is opened,please first close it!n);printf(Error:n The file not exit!n);-可修编.-else if(flag=-3)printf(Error:n The delete is not file!n);elseprintf(Successfully delete!n);show();break;程序运行截图：程序运行截图：-

25、可修编.-4.4.心得体会心得体会在设计的过程中，我查询了不少相关资料，不断地发现问题、提出问题、解决问题。用C 做程序开发语言，让我重新认识了 C 的基础，在新语言不断出现并发展迅速的今天，重新体会到 C 的基础性、重要性，以及面对过程，面对函数式的编程方式。在对自己所编写的源程序段的纠错的过程中，使我更好的理解了操作系统中文件系统的理论知识，同时在编程时用到了模块化的设计思想，这种编程方法可以使我们的编程更简单，可以使我们的查错与纠错变得更加方便。总的来说通过这次的设计学习使我学到了很多在平时的学习中学不到的很多东西，对操作系统有了更深一层的了解，同时也提高了 C 语言的能力，由于时间以及个人知识的问题，因此有很多的地方还需要改进。在以后的学习中还要更加努力。-可修编.