实验六模拟文件系统.docx
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实验六模拟文件系统
实验六模拟文件系统
操作系统试验
班级：
计科0801姓名：
韩伟伟学号：
08407106日期：
2011/6/15
实验六模拟实现文件系统
一．实验目的
通过模拟程序实现文件的建立、打开、删除、关闭、复制、读、写、查询等功能，了解文件系统实现的特点，掌握文件系统的各种功能实现方法。
二．实验属性
设计
三．实验内容
模拟实现文件系统问题是一个经典的关于文件的处理问题，包括：
实现文件的建立、打开、删除、关闭、复制、读、写、查询等功能。
设计思想如下：
1．在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个多用户多目录的文件系统。
2．文件物理结构可采用显式链接或其他方法。
3．磁盘空闲空间的管理可选择位示图或其他方法。
如果采用位示图来管理文件存储空间，并采用显式链接分配方式，则可以将位示图合并到FAT中。
4．文件目录结构采用多用户多级目录结构，每个目录项包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。
目录组织方式可以不使用索引结点的方式，但使用索引结点，则难度系数为1.2。
5．设计一个较实用的用户界面，方便用户使用。
要求提供以下相关文件操作：
（1）具有login（用户登录）
（2）系统初始化（建文件卷、提供登录模块）
（3）文件的创建：
create
（4）文件的打开：
open
（5）文件的读：
read
（6）文件的写：
write
（7）文件关闭：
close
（8）删除文件：
delete
（9）列出文件目录：
dir
（10）退出：
logout
四．设计思路
1．本系统初始化了十个用户，每个用户初始化五个文件，最多可拥有十个文件，所以每个用户在此基础上可为自己再创建五个文件，也可以在删除文件后再创建。
2．系统使用create，open，read，write，close，delete，dir和exit来创建文件，打开文件，读文件，写文件，关闭文件，删除文件和显示文件。
3．程序采用二级文件目录（即设置主目录[MFD]）和用户文件目录（UED）。
另外，为打开文件设置了运行文件目录（AFD）。
4．为了便于实现，对文件的读写作了简化，在执行读写命令时，只需改读写指针，并不进行实际的读写操作。
模拟实现文件系统的主要流程图如下：
#defineUserOFNumber5
structfname{
charfnamea[1];
intflag;
}fnameA[26]={'a',0,'b',0,'c',0,'d',0,'e',0,'f',0,'g',0,'h',0,'i',0,'j',0,'k',0,'l',0,
'm',0,'n',0,'o',0,'p',0,'q',0,'r',0,'s',0,'t',0,'u',0,'v',0,'w',0,'x',0,'y',0,'z',0};
structafd{
charopname[10];/*打开文件名*/
intflag;
charopfprotect[3];/*打开保护码*/
intrwpoint;/*读写指针*/
}AFD[UserOFNumber];/*用户打开的文件*/
typedefstruct{
charfname[10];/*用户文件名*/
intflag;/*文件存在标志*/
intfprotect[3];/*文件保护码r\w\t*/
intflength;
}ufd,UF[UserFNumber];/*用户文件*/
structmdf{
charuname[10];/*用户名*/
UFUdir;/*用户文件目录*/
}UFD[UserNumber];/*用户*/
voidintFSystem（）{
inti,j,k,l;
strcpy（UFD[0].uname,"a"）;
strcpy（UFD[1].uname,"b"）;
strcpy（UFD[2].uname,"c"）;
strcpy（UFD[3].uname,"d"）;
strcpy（UFD[4].uname,"e"）;
strcpy（UFD[5].uname,"f"）;
strcpy（UFD[6].uname,"g"）;
strcpy（UFD[7].uname,"h"）;
strcpy（UFD[8].uname,"i"）;
strcpy（UFD[9].uname,"j"）;
for（i=0;i<10;i++）{
for（k=0;k<5;k++）{
doj=rand（）%26;while（fnameA[j].flag）;
strcpy（UFD[i].Udir[k].fname,fnameA[j].fnamea）;
fnameA[j].flag=1;
UFD[i].Udir[k].flength=rand（）%2048+1;
UFD[i].Udir[k].flag=1;
UFD[i].Udir[k].fprotect[0]=rand（）%2;
UFD[i].Udir[k].fprotect[1]=rand（）%2;
UFD[i].Udir[k].fprotect[2]=rand（）%2;
}
for（j=0;j<26;j++）fnameA[j].flag=0;
}
for（l=0;l<5;l++）{
strcpy（AFD[i].opname,""）;
AFD[l].flag=0;
AFD[l].opfprotect[0]=0;
AFD[l].opfprotect[1]=0;
AFD[l].opfprotect[2]=0;
AFD[l].rwpoint=0;
}
}
voidOpen（inti）{intl,k,n;
charfile[10];
for（l=0;l<5;l++）{if（!
AFD[l].flag）break;}
printf（"请输入你想打开的文件名:
"）;
scanf（"%s",file）;
for（n=0;n<5;n++）if（!
strcmp（AFD[n].opname,file）&&AFD[n].flag）
{printf（"hefilehadopened!
\n",file）;return;}
for（k=0;k<10;k++）if（!
strcmp（UFD[i].Udir[k].fname,file）&&UFD[i].Udir[k].flag）
{strcpy（AFD[l].opname,UFD[i].Udir[k].fname）;AFD[l].opfprotect[0]=UFD[i].Udir[k].fprotect[0];
AFD[l].opfprotect[1]=UFD[i].Udir[k].fprotect[1];
AFD[l].opfprotect[2]=UFD[i].Udir[k].fprotect[2];
AFD[l].flag=1;
printf（"文件已打开!
\n"）;
return;}
printf（"文件不存在!
\n"）;
return;
}
voidCreate（inti）{intk;
for（k=0;k<10;k++）{if（!
UFD[i].Udir[k].flag）break;}
if（k>=10）{printf（"一个用户不能拥有超过10个文件\n\n"）;return;}
printf（"请输入你想创建的文件名:
"）;
scanf（"%s",UFD[i].Udir[k].fname）;
printf（"请输入文件长度:
"）;
scanf（"%d",&UFD[i].Udir[k].flength）;
printf（"只读?
（1yes,0no）:
"）;
scanf（"%d",&UFD[i].Udir[k].fprotect[0]）;
printf（"可写?
（1yes,0no）:
"）;
scanf（"%d",&UFD[i].Udir[k].fprotect[1]）;
printf（"可执行?
（1yes,0no）:
"）;
scanf（"%d",&UFD[i].Udir[k].fprotect[2]）;
UFD[i].Udir[k].flag=1;
return;}
voidDelete（inti）{charfile[10];intk;
printf（"请输入你想删除的文件名:
"）;
scanf（"%s",file）;
for（k=0;k<10;k++）{
if（UFD[i].Udir[k].flag&&!
strcmp（UFD[i].Udir[k].fname,file））
{
printf（"文件已删除！
\n"）;
UFD[i].Udir[k].flag=0;break;}
elseif（!
UFD[i].Udir[k].flag&&!
strcmp（UFD[i].Udir[k].fname,file））
printf（"文件不存在！
\n"）;
}
return;}
voidRead（）{intl;charfile[10];
printf（"请输入你想读的文件:
"）;
scanf（"%s",file）;
for（l=0;l<5;l++）if（!
strcmp（AFD[l].opname,file）&&AFD[l].flag）
if（AFD[l].opfprotect[0]）{printf（"thefilehasread.\n"）;return;}else{printf（"cannotread!
\n"）;return;}
if（l>=5）printf（"文件尚未打开，请先打开文件\n"）;
return;}
voidWrite（）{
intl;charfile[10];
printf（"请输入你想写的文件:
"）;
scanf（"%s",file）;
for（l=0;l<5;l++）if（!
strcmp（AFD[l].opname,file）&&AFD[l].flag）
if（AFD[l].opfprotect[1]）{printf（"thefilehaswritten.\n"）;return;}else{printf（"cannotwrite!
\n"）;return;}
if（l>=5）printf（"文件尚未打开，请先打开文件\n"）;
return;}
voidprintUFD（inti）{intk;
printf（"主文件目录:
\n",UFD[i].uname）;
printf（"用户名\t文件名\t可读可写可执行\t文件长度\n"）;
for（k=0;k<10;k++）{
if（UFD[i].Udir[k].flag）
printf（"%s\t%s\t%d%d%d\t\t%dB\n",UFD[i].uname,UFD[i].Udir[k].fname,UFD[i].Udir[k].fprotect[0],
UFD[i].Udir[k].fprotect[1],UFD[i].Udir[k].fprotect[2],UFD[i].Udir[k].flength）;
}
}
voidprintAFD（inti）{intl,k;
if（!
AFD[0].flag&&!
AFD[1].flag&&!
AFD[2].flag&&!
AFD[3].flag&&!
AFD[4].flag）
{
printf（"当前没有运行的文件！
\n"）;
return;
}
else
{
printf（"运行文件目录:
\n"）;
printf（"文件名\t可读可写可执行\n"）;
for（l=0;l<5;l++）
{
for（k=0;k<10;k++）
{
if（!
strcmp（UFD[i].Udir[k].fname,AFD[l].opname）&&UFD[i].Udir[k].flag&&AFD[l].flag）{break;}
elsecontinue;
}
if（!
strcmp（UFD[i].Udir[k].fname,AFD[l].opname）&&UFD[i].Udir[k].flag&&AFD[l].flag）{printf（"%s\t%d%d%d\n",AFD[l].opname,AFD[l].opfprotect[0],AFD[l].opfprotect[1],AFD[l].opfprotect[2]）;}
}
}
}
voidClose（）{intl;
charfile[10];
printf（"请选择文件:
"）;
scanf（"%s",file）;
for（l=0;l<5;l++）
if（!
strcmp（AFD[l].opname,file）&&AFD[l].flag）{AFD[l].flag=0;printf（"thefilehasclose\n"）;return;}
if（l>=5）printf（"文件打开失败!
\n"）;
return;}
voidmain（）{inti,n=0;
charm[10];
charlogin[10];
intFSystem（）;
printf（"欢迎使用\n"）;
printf（"1.本系统模拟文件管理2.系统已初始化10个用户，\n用户名分别是a~j,每个用户已分配五个文件\n"）;
printf（"**本系统的命令包括如下:
\n"）;
printf（"**创建文件（create）\n"）;
printf（"**删除文件（delete）\n"）;
printf（"**打开文件（open）\n"）;
printf（"**关闭文件（close）\n"）;
printf（"**读取文件（read）\n"）;
printf（"**编写文件（write）\n"）;
printf（"**显示文件目录（printufd）\n"）;
printf（"**显示打开文件目录（dir）\n"）;
printf（"**退出（exit）\n"）;
lgin:
printf（"请输入用户名（a~j）:
"）;
scanf（"%s",login）;
if（!
strcmp（login,"exit"））return;
for（i=0;i<10;i++）{if（!
strcmp（UFD[i].uname,login））break;}
if（i>=10）{printf（"该用户名不存在!
"）;gotolgin;}
printUFD（i）;
for（;n!
=1;）{
printf（"请输入命令:
"）;
scanf（"%s",&m）;
if（strcmp（m,"create"）==0）Create（i）;
elseif（strcmp（m,"delete"）==0）Delete（i）;
elseif（strcmp（m,"open"）==0）Open（i）;
elseif（strcmp（m,"close"）==0）Close（）;
elseif（strcmp（m,"read"）==0）Read（）;
elseif（strcmp（m,"write"）==0）Write（）;
elseif（strcmp（m,"printufd"）==0）printUFD（i）;
elseif（strcmp（m,"dir"）==0）printAFD（i）;
elseif（strcmp（m,"exit"）==0）n=1;
elseprintf（"出错\n"）;
}
printf（"Saving....\n"）;
printUFD（i）;
getch（）;
return;
}
用户登录时的界面如下：
用户对此模拟系统进行各项操作的界面如下：
2．描述文件系统的实现原理
本系统是模拟实现多用户多目录的文件系统（10个用户）,在系统出现登录后,输入用户名,在用户登录系统后,可建立文件卷,将用户输入的文件保存在指定的文件中。
系统的命令与其命令的具体实现，此模拟系统共提供了9条基本命令,并根据命令的含义与要求,用C++编程来完成所有具体操作。
该系统可以模拟完成用户的登陆和验证,列出文件和目录,新建目录,改变目录,创立和编写文件,删除文件和退出系统等功能。
3.总结体会
通过本次试验使我对文件系统的理解更深了一个层次，全面了解了计算机是如何管理文件的。
另一方面，通过对文件系统的设计也使我对C++的编程能力有了提高。
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