操作系統(tǒng)課程設計-模擬文件系統(tǒng)

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文檔簡介

1、　　操作系統(tǒng)課程設計　　-模擬文件系統(tǒng)　　一．實驗目的　　用高級語言編寫和調(diào)試一個簡單的文件系統(tǒng)。模擬文件管理的工作過程。加深理解文件系統(tǒng)的內(nèi)部功能和內(nèi)部實現(xiàn)。

2、　　二．基本要求　　在任意一個OS下，建立一個大文件，把它假象成一張盤，在其中實現(xiàn)一個簡單的模擬UNIX文件系統(tǒng) 。 　　可以實現(xiàn)下列幾條命令　　DIR 列文件目錄　　CREATE 創(chuàng)建文

3、件　　MD 創(chuàng)建目錄　　DELF 刪除文件　　DELD 刪除目錄　　CD 改變當前目錄　　SAVEF 保存文件

4、　SAVED 保存目錄　　HELP 獲得命令的幫助　　EXIT 退出系統(tǒng)　　三．設計思想說明　　1.設計環(huán)境

5、　課程設計的環(huán)境是windows xp sp2操作系統(tǒng)。在windows系統(tǒng)中創(chuàng)建一個較大容量的文件，作為所設計文件系統(tǒng)的假想的“文件卷”，從而編寫各程序模塊。　　2.開發(fā)環(huán)境　　課程設計所使用的開發(fā)環(huán)境是VC++ 6.0　　3.基本思想

6、　　以 1M 的存儲器空間作為文件空間，空間“分塊”。超級塊，在最前面，共占3.2k個字節(jié)。其中0.2K個字節(jié)存放目錄節(jié)點的位示圖，1K個字節(jié)存放文件節(jié)點的位示圖，2k字節(jié)存放盤塊節(jié)點的位示圖。用位狀態(tài)='0'表示空閑，狀態(tài)='1'表示已分配。后半部用于存放目錄接點和文件接點。超級塊不參與文件空間的動態(tài)分配。其他塊用于存貯目錄接點和文件接點的信息。</p&g

7、t;　　四．需求分析　　該模擬文件系統(tǒng)包括目錄文件（簡稱目錄）、普通文件（簡稱文件），并實現(xiàn)下面一些基本功能：　　1．改變目錄：CD 〈目錄名〉，工作目錄轉(zhuǎn)到指定的目錄下。　　2．創(chuàng)建文件：CREATE 〈文件名〉，創(chuàng)建一個指定名字的新文件，即在目錄中增

8、加一項，不考慮文件的內(nèi)容。　　3．刪除文件：DELF 〈文件名〉，刪除指定的文件。　　4．顯示目錄：DIR [〈目錄名〉]，顯示目錄下全部文件和第一級子目錄，如果沒有指定路徑名，則顯示當前目錄下的內(nèi)容。　　5．創(chuàng)建目錄：MD 〈目錄名〉，再指定路徑下創(chuàng)建指定的目錄，或者在沒有指定路徑時，在當前目錄下創(chuàng)建子目錄。&

9、lt;/p>　　6．刪除目錄：DELD〈目錄名〉，刪除指定的目錄。　　7. 保存文件SAVEF 〈目錄名〉保存指定文件　　8. 保存目錄 SAVED〈文件名〉，保存指定目錄　　9. 獲得命令幫助 HELP 　　10. 退出文件系統(tǒng)

10、EXIT　　要考慮的特殊情況：　　1.各個命令對全路徑和相對路徑的支持　　<1>.目錄不存在時，給出錯誤信息　　<2>.不能用cd 進入文件　　<3>.相對

11、路徑的解析　　<4>.路徑中的空格剔除　　2.新建目錄或文件時的問題　　<1>重名問題; 　　<2>目錄或文件的名字長度限制;　　<3>目錄或文

12、件的名字中包含不合法字符(注意空格)　　3.刪除目錄或文件時的問題　　<1>刪除不存在的文件或目錄，給出錯誤提示　　<2>刪除目錄時目錄不為空; 如果該目錄為空，則可刪除，否則給出是否做刪除，刪除操作將該目錄下的全部文件和子目錄都刪除　　<3

13、>進入到某個目錄下,卻要刪除本目錄或者上級目錄　　4.保存目錄和文件時的問題　　<1>保存不存在的文件和目錄，給出錯誤的提示　　<2>保存目錄時，應當保存其下的的子目錄和文件　　五．系統(tǒng)設計</p&

14、gt;　　流程圖　　數(shù)據(jù)結(jié)構　　<1>目錄文件結(jié)點信息存儲結(jié)構：　　struct dir_node //目錄節(jié)點

15、 　　{　　SYSTEMTIME ctime; //創(chuàng)建時間　　char dir_name[32]; //目錄名 <p

16、>　　int child_dir[8]; //子目錄索引 　　int dir_count; //當前子目錄數(shù) 　　int child_file[16];

17、 //子文件索引 　　int file_count; //當前子文件數(shù)　　int parent; //父目錄索引　　}

18、　　<2>文件目錄存儲位置存儲結(jié)構：　　struct file_node //文件節(jié)點　　{　　SYSTEMTIME ctime; //創(chuàng)建時間

19、　　char file_name[32]; //文件名 　　int block[4]; //該文件占有的磁盤塊索引　　int block_count;

20、 //該文件當前占有的磁盤塊數(shù)　　int file_length; //文件長度 　　int parent; //父目錄索引　　} ;&

21、lt;/p>　　<3>文件、目錄、盤塊的占用的標志位　　int dir_flag[DIR_NUM]; //各目錄節(jié)點占用標志，0表示空閑，1表示被占用　　int file_flag[FILE_NUM]; //各文件節(jié)點的占用標志

22、　　int block_flag[BLOCK_NUM]; //磁盤塊的占用標志 　　<4>常駐內(nèi)存的標志文件（目錄）修改的標志位和標志文件（目錄）修改標志位的標志位　　int dir_change_flag[DIR_NUM]; //用于標志目錄節(jié)

23、點的修改 　　int file_change_flag[FILE_NUM]; //用于標志文件節(jié)點的修改 　　int dirflag_flag[DIR_NUM]; //用于標志dir_flag

24、[DIR_NUM]的修改　　int fileflag_flag[FILE_NUM]; //用于標志file_flag[FILE_NUM]的修改　　int blockflag_flag[BLOCK_NUM]; //用于標志block_flag[BLOCK_NUM]的修改

25、;　　<5>記錄當前路徑和當前目錄的全局變量　　int curr; //當前目錄索引 　　dir_node *curr_dir; //當前目錄節(jié)點指針

26、 　　char curr_path[512]; //當前路徑 　　主要模塊說明　　<1>創(chuàng)建文件　　int get_file

27、(int parent,char *file_name) //創(chuàng)建文件節(jié)點，成功則返回文件的索引號，失敗返回-1　　{　　int index;　　if(search(parent,file_name,1,index)!=-1) //搜索在父目錄下是否有同名文件存在，有則創(chuàng)建

28、失敗　　{　　printf("File name repeated!\n");　　return -1;　　}　　for(int i=0

29、;i<FILE_NUM;i++) //搜索空閑的文件節(jié)點 　　if(file_flag[i]==0)　　{　　strcpy(file[i].file_name,file_name);<p&

30、gt;　　file[i].block_count=0;　　if(get_block(i)==-1) //給新創(chuàng)建的文件申請磁盤塊，如果失敗，創(chuàng)建文件將失敗 　　{ 　　printf("Disk volumn

31、error!\n");　　return -1;　　}　　file_flag[i]=1;　　fileflag_flag[i]++; //登記并給文件節(jié)點初始化　　fi

32、le_change_flag[i]++;　　file[i].file_length=0;　　file[i].parent=parent;　　GetLocalTime(&file[i].ctime); //獲得當前時間　　return i; <

33、;/p>　　}　　return -1;　　}　　int create_file(int parent,char *file_name) //在指定的目錄下創(chuàng)建文件，如果創(chuàng)建成功則返回

34、　　{ //文件的索引號，否則返回-1　　if(dir[parent].file_count==16) //如果父目錄已滿，則創(chuàng)建失敗　　{　　printf

35、("Parent directory is full!\n");　　return -1;　　}　　int pos=get_file(parent,file_name); //開始創(chuàng)建文件<p&g

36、t;　　if(pos==-1)　　{　　printf("Create file error!\n");　　return -1;　　}

37、　dir_node *p=&dir[parent]; //修改父目錄的控制信息　　int top=p->file_count; 　　p->child_file[top]=pos;　　p->file_count++;

38、　　dir_change_flag[parent]++;　　return pos;　　}　　int create(char *name) //創(chuàng)建文件的主調(diào)函數(shù)，前提是已經(jīng)取得要創(chuàng)建文件的索引

39、　　{ //成功返回文件的索引號，否則返回-1　　int parent,p=0;　　parent=get_parent(name,p);　　if(parent==-1) //找不到父目錄，輸入錯誤，創(chuàng)

40、建失敗　　{　　printf("Path name error!\n");　　return -1;　　}　　return create

41、_file(parent,name+p); //開始創(chuàng)建文件　　}　　<2>創(chuàng)建目錄　　int create_dir(int parent,char *dir_name) //在指定的目錄下創(chuàng)建目

42、錄，如果成功則返回目錄 　　{ //的索引號，否則返回-1　　if(dir[parent].dir_count==8) //如果父目錄已滿，則創(chuàng)建失敗

43、;　　{　　printf("Parent directory is full!\n");　　return -1;　　}　　int pos=get_dir(parent,dir_name);

44、 //開始創(chuàng)建目錄　　if(pos==-1)　　{　　printf("Create directory error!\n");　　return -1;&

45、lt;b>　　}　　dir_node *p=&dir[parent]; //修改父目錄的控制信息　　int top=p->dir_count; 　　p->child_dir[top]=pos;<

46、p>　　p->dir_count++;　　dir_change_flag[parent]++;　　return pos;　　}　　int md(char *name) //創(chuàng)建目

47、錄的主調(diào)函數(shù)，它的參數(shù)只有用戶輸入　　{ //如果創(chuàng)建成功，則返回目錄的索引號，否則　　int parent,p=0; //返回-1　　parent=get_parent(na

48、me,p);　　if(parent==-1) //父目錄找不到，輸入有誤，創(chuàng)建失敗　　{　　printf("Path name error!\n");　　re

49、turn -1;　　}　　return create_dir(parent,name+p); //開始創(chuàng)建目錄　　}　　<3>刪除文件<

50、;/b>　　void del_file(int pos) //刪除文件，調(diào)用該函數(shù)的前提是已經(jīng)取得要刪除文件的索引號 　　{ 　　return_block(pos

51、); //釋放磁盤塊　　file_flag[pos]=0; 　　fileflag_flag[pos]++;　　file_change_flag[pos]=0;　　}</p&

52、gt;　　int del_file(int parent,char *file_name) //在指定的目錄下刪除文件，刪除成功則返回文件的 　　{ //索引號，否則返回-1　　int del_pos,in

53、dex;　　if((del_pos=search(parent,file_name,1,index))==-1)//搜索該文件是否存在，不存在則刪除失敗　　{　　printf("The file to delete not exist!\n");</

54、p>　　return -1;　　}　　del_file(del_pos); //開始刪除文件　　dir_node *p=&dir[parent]; //修改

55、父目錄的控制信息　　if(p->file_count>=2)　　{　　int top=p->file_count-1; 　　p->child_file[index]=p->child_f

56、ile[top];　　}　　p->file_count--;　　dir_change_flag[parent]++;　　return del_pos;　　}</b

57、>　　int delfile(char *name) //刪除文件的主調(diào)函數(shù)，前提是知道了刪除文件的名字　　{　　int parent,p=0;　　parent=get_parent(name,p);<

58、/p>　　if(parent==-1)　　{　　printf("Path name error!\n");　　return -1;　　}</p

59、>　　return del_file(parent,name+p);　　}　　<4>刪除目錄　　void del_dir(int pos) //刪除指定

60、的目錄節(jié)點，該目錄已經(jīng)為空 　　{　　dir_flag[pos]=0; 　　dirflag_flag[pos]++;　　dir_change_flag[pos]=0;&

61、lt;p>　　}　　void del(int pos) //刪除一個指定目錄及它下面的所有文件及所有目錄 　　{　　for(int i=0;i&

62、lt;dir[pos].file_count;i++) //刪除當前目錄下的所有文件　　del_file(dir[pos].child_file[i]);　　for(i=0;i<dir[pos].dir_count;i++) //刪除子目錄　　del(dir[pos

63、].child_dir[i]);　　del_dir(pos); //刪除當前目錄　　}　　void del_dir(int parent,int del_pos,int index) //在一個指定的目錄下刪除

64、一個目錄及它下面的 　　{ //所有文件及所有目錄　　del(del_pos); //開始刪除目錄　　if(dir[pa

65、rent].dir_count>=2) //修改父目錄的控制信息　　{　　int top=dir[parent].dir_count-1;　　dir[parent].child_dir[index]=dir[parent].child

66、_dir[top];　　}　　dir[parent].dir_count--;　　dir_change_flag[parent]++;　　}<b&g

67、t;　　<5>保存文件　　void savefile(int file_id) //顯式保存文件的核心函數(shù)　　{　　if(fileflag_flag[file_id]%2!=0)

68、 //如果創(chuàng)建或刪除，需要寫回磁盤{　　write_bit(file_id,1);　　fileflag_flag[file_id]=0;　　}　　if(file_change_flag[fil

69、e_id]>0) //如果控制信息被修改，需要寫回磁盤　　{write_inode(file_id,1);　　file_change_flag[file_id]=0;　　for(int i=0;i<file[file_id].block_count;i++)&l

70、t;/p>　　{　　int temp=file[file_id].block[i];　　if(blockflag_flag[temp]%2!=0) //如果磁盤塊被釋放或被占用，需要寫回磁盤{　　write_bit(t

71、emp,2);　　blockflag_flag[temp]=0;　　}　　}　　}　　int save_fi

72、le(int parent,char *file_name) //顯式保存文件　　{　　int pos,index;　　if((pos=search(parent,file_name,1,index))==-1)&l

73、t;b>　　{　　printf("The file not exist in current directory!\n");　　return -1;　　}　　savedir(parent)

74、; //保存父目錄　　savefile(pos);　　return pos;　　}　　int savefile(char *name) //保存文

75、件的主調(diào)函數(shù)，前提知道了要保存的文件名 　　{　　int parent,p=0;　　parent=get_parent(name,p);　　if(parent==-1)

76、　　{　　printf("Path name error!\n");　　return -1;　　}　　return save_file(parent,na

77、me+p);　　}　　<6>保存目錄　　void save_dir(int dir_id) //保存空目錄函數(shù)　　{

78、　　if(dirflag_flag[dir_id]%2!=0) //如果刪除或創(chuàng)建，需要寫回磁盤{　　write_bit(dir_id,0);　　dirflag_flag[dir_id]=0;&l

79、t;b>　　}　　if(dir_change_flag[dir_id]>0) //如果控制信息被修改，需要寫回磁盤{　　write_inode(dir_id,0);　　dir_change_flag[dir_id]=0;&

80、lt;p>　　}　　}　　void savedir(int dir_id) //保存一個目錄，及它的所有父目錄，用了遞歸　　{<

81、p>　　if(dir_id==-1)　　return;　　save_dir(dir_id);　　savedir(dir[dir_id].parent);　　}<

82、p>　　void save(int dir_id) //保存一個目錄及它下面的所有目錄及文件　　{ //用了遞歸　　for(int i=0;i<dir[dir_id].dir_count;i++)<

83、;/p>　　save(dir[dir_id].child_dir[i]);　　for(i=0;i<dir[dir_id].file_count;i++)　　savefile(dir[dir_id].child_file[i]);　　save_dir(dir_id);</p&

84、gt;　　}　　int save_dir(int parent,char *dir_name) //顯式保存目錄　　{　　int pos,index;

85、　if((pos=search(parent,dir_name,0,index))==-1)　　{　　printf("The file not exist in current directory!\n");　　return -1;

86、　　}　　savedir(parent); //保存父目錄　　save(pos); //保存自身及下面的所有文件及目錄　　write

87、_bit(pos,0);　　return pos;　　}　　int saved(char *name) //保存目錄的主調(diào)函數(shù)，前提是知道了保存目錄的名字　　{<

88、/p>　　int parent,p=0;　　parent=get_parent(name,p);　　if(parent==-1)　　{　　printf("Path name error!\n&qu

89、ot;);　　return -1;　　}　　return save_dir(parent,name+p);　　}　　<7>改

90、變目錄　　void paste(int dir_id) //用于設置當前路徑　　{　　if(dir_id==0)　　return;</

91、b>　　paste(dir[dir_id].parent);　　strcat(curr_path,dir[dir_id].dir_name);　　strcat(curr_path,"/");　　}</p

92、>　　int change_dir(char *name) //改變工作目錄，成功則返回該目　　{ //錄的索引號，否則返回-1　　int parent,p=0,pos,index;

93、　　if(strcmp(name,"/")==0)　　pos=0;　　else if(strcmp(name,"..")==0)　　pos=curr_dir->parent;</p&

94、gt;　　else　　{　　parent=get_parent(name,p);　　if(parent==-1)　　{printf("Path name e

95、rror!\n");　　return -1;　　}　　pos=search(parent,name+p,0,index);　　}　　if(

96、pos==-1) //如果該目錄不存在，則失敗　　{　　printf("The dictory not exist!\n");　　return -1;<p&

97、gt;　　}　　curr_path[3]='\0';　　paste(pos);　　curr=pos; //改變當前目錄及路徑　　curr_dir

98、=&dir[curr]; 　　return curr; 　　}　　<8>顯示當前目錄下的文件和子目錄

99、信息　　void show_dir(int dir_id) //以下幾個函數(shù)用于顯示當前目錄下面的目錄和文件，　　{ //跟上面不同的是，它不能顯示目錄及文件之間的關系，　　printf("%s",dir[dir

100、_id].dir_name); //但它可以顯示一些細節(jié)，如創(chuàng)建時間，文件　　for(int i=strlen(dir[dir_id].dir_name);i<20;i++)　　printf(" ");　　printf("<DIR>");</

101、p>　　for(i=25;i<30;i++)　　printf(" ");　　printf("%d-%.2d-%.2d%.2d:%.2d:%.2d\n",dir[dir_id].ctime.wYear,dir[dir_id].ctime.wMonth,dir[dir_id].ctim

102、e.wDay,dir[dir_id].ctime.wHour,dir[dir_id].ctime.wMinute,dir[dir_id].ctime.wSecond);　　}　　void show_file(int file_id) //顯示一個文件&l

103、t;p>　　{printf("%s",file[file_id].file_name);　　for(int i=strlen(file[file_id].file_name);i<20;i++)　　printf(" ");　　printf("<F

104、ILE>");　　for(i=26;i<30;i++)　　printf(" ");　　printf("%d-%.2d-%.2d%.2d:%.2d:%.2d",file[file_id].ctime.wYear,file[file_id].ctime.w

105、Month,file[file_id].ctime.wDay,file[file_id].ctime.wHour,file[file_id].ctime.wMinute,file[file_id].ctime.wSecond);　　for(i=0;i<8;i++)　　printf(" ");<p&g

106、t;　　int length=file[file_id].file_length;　　printf("len: %d bytes\n",length);　　}　　void show(int dir_id) //顯示

107、目錄及文件的核心函數(shù)，用了遞歸思想 　　{for(int i=0;i<dir[dir_id].file_count;i++)　　show_file(dir[dir_id].child_file[i]);　　for(i=0;i<dir[dir_id].di

108、r_count;i++)　　show_dir(dir[dir_id].child_dir[i]);　　}　　void list() //顯示文件及目錄的主調(diào)函數(shù)<p&g

109、t;　　{ 　　show(curr); //該函數(shù)的參數(shù)表示根目錄的索引　　printf("\n%d files.\n",curr_dir->file_count); //統(tǒng)計文件數(shù)<p&g

110、t;　　printf("\n%d dirs.\n",curr_dir->dir_count); //統(tǒng)計目錄數(shù)　　}　　<8>獲得系統(tǒng)的命令的幫助　　void help() //打印命令及

111、解釋　　{　　printf("Commands: Explanation:\n\n");　　printf(" exit -Exit!\n");

112、;　　printf(" dir -Show files and directories!\n");　　printf(" create -Create a new file!\n");　　printf(&quo

113、t; md -Create a new directory!\n");　　printf(" delf -Delete a file!\n");　　printf(" deld -De

114、lete a directory!\n");　　printf(" cd -Change the current directory!\n");　　printf(" help -Print commands!\n")

115、;　　printf(" savef -Save a file!\n");　　printf(" saved -Save a directory!\n");　　}</b&

116、gt;　　六．運行結(jié)果及運行情況　　七．實驗總結(jié)和自我評價　　本系統(tǒng)基本上實現(xiàn)文件系統(tǒng)的部分命令。如cd、dir、create、md、delf、deld等。而且通過采用樹型數(shù)據(jù)結(jié)構，可以最多顯示64級目錄，建立512個文件節(jié)點。但仍存在很大不足：　　(1)沒有按照面向?qū)ο?/p>

117、思想設計程序結(jié)構，仍以函數(shù)為主，而不是對象為主；　　(2)使用太多全局變量，浪費太多有用空間，而且存在安全隱患；　　(3)系統(tǒng)函數(shù)多，并且沒有完全按照匈牙利命名法命名函數(shù)名和變量名，程序的可讀性比較差，使得整個程序顯得清晰度不夠。　　(4)文件系統(tǒng)的測試用例還不夠多，大量測試時還存在幾個bug,特別是刪除的文件和

118、目錄時有時候難以將控制信息和標志信息寫入硬盤。　　總的來說，這次的操作系統(tǒng)課程設計的工作量比較大，我投入了很多的時間和精力，通過和同學交流，獲得了很多的幫助和設計靈感，最終完成了系統(tǒng)的設計。不過這些付出都是值得的，因為我收獲了更多。首先，在開發(fā)系統(tǒng)的過程中，我對操作系統(tǒng)的功能實現(xiàn)，特別是文件管理這一塊的內(nèi)容有了較深的理解，這個理解程度是看書所無法達到的。另外，這次開發(fā)要使用到文件存取的操作來實現(xiàn)

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