文件系统课程设计报告.docx
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文件系统课程设计报告
操作系统课程设计报告
题目：
文件系统
专业：
软件工程
院系：
信息管理学院
年级：
大三软件Q1141
学号：
11150132
姓名：
王毅
指导教师：
李红艳
职称：
副教授
湖北经济学院教务处制
操作系统课程设计报告
一实验内容……………………………………………………………….2
二设计的基本概念和原理……………………………………………….2
三总体设计……………………………………………………………….2
2-1文件的组织结构.........................................................................................2
2-2磁盘空间的管理.........................................................................................2
2-3目录结构………………………………………………………………….3
2-4文件操作………………………………………………………………......4
四详细设计……………………………………………………………….4
4-1建立文件（create_file）流程图…………………………………………4
4-2打开文件（open_file）流程图…………………………………………..6
4-3读文件（read_file）流程图……………………………………………....7
4-4写文件（write_file）流程图……………………………………………..8
4-5关闭文件（close_file）流程图…………………………………………..9
4-6删除文件（delete_file）流程图………………………………………….10
4-7显示文件内容（typefile）流程图………………………………………..11
4-8建立目录（md）流程图…………………………………………………..12
4-9显示目录内容流程图…………………………………………………....13
五详细代码……………………………………………………………...14
六运行结果截图………………………………………………………...40
七总结…………………………………………………………………...44
八参考文献……………………………………………………………...45
一、实验内容
要求设计一个简单的文件系统，用文件模拟磁盘，实现以下功能：
（1）支持多级目录结构；
（2）实现的命令包括建立目录、列目录、删除空目录、建立文件、删除文件、显示文件内容、打开文件、读文件、写文件、关闭文件、改变文件属性。
（3）编写主函数对所有操作进行测试
二、设计的基本概念和原理
为了正确地实现文件的存取，文件系统设计了一组与存取文件有关的功能模块，
用户可以用“访问指令”调用这些功能模块，以实现文件的存取要求。
我们把文件系统设计的这一组功能模块称为“文件操作“，实验就是要模拟实现一些文件操作。
文件操作不是独立的，它和文件系统的其他部分密切相关，若要实现文件操作就离不开文件的目录结构、文件的组织结构和磁盘空间的管理。
因此，这个实习虽然是文件操作的模拟实现，但还是必须模拟一部分文件的组织结构、目录结构和磁盘空间管理的实现。
三、总体设计
（1）文件的组织结构：
文件的逻辑结构有两种形式：
流式文件和记录文件。
实验中只支持流式文件，采用称为显示链接的物理文件结构，把磁盘中每一块的指针部分提出来，组织在一起，形成文件分配表（FAT）
磁盘有多少块，文件分配表就有多少项，若某文件的一个磁盘块号为i,则这个文件的下一个磁盘的块号应该记录在文件分配表第i项，例如某系统文件分配表的前几项如下图所示，某个文件的起始盘块号为3，则该文件的磁盘块号依次为：
3、4、9、12、13
第几项
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
……
内容
-1
-1
-1
4
9
0
7
8
-1
12
11
-1
13
-1
0
0
……
（2）磁盘空间的管理：
首先要模拟一个磁盘，因为是实验，不用使用真正的磁盘，所以实验中用一个文件模拟一个小磁盘。
假设模拟磁盘有128个物理块，每个物理块大小为64个字节，盘块的块号从0编起，0,1,2,3……，127。
将文件分配表放在磁盘的开始处，因为盘块邮128块，所以文件分配表有128项，每项占用一个字节，这样文件分配表占用了磁盘的0块和1块，这两块不能作其他用
处，若一个盘块是某个文件的最后一块，填写“-1”表示文件结束，本实验中用0表示磁盘盘块空闲，非0表示盘块占用，用255代替-1表示文件结束，254表示盘块损坏。
分配一个磁盘块的流程图
（3）目录结构：
文件目录是用于检索文件的，它是文件系统实现按名存取的主要手段。
文件目录由若干目录组成，每一个目录记录一个文件的有关信息：
有关文件的控制信息。
模拟文件操作这部分仅包括文件名、文件类型和属性。
有关文件结构的信息。
模拟文件操作这部分仅包括文件在存储介质的位置（分给文件第一个盘块的块号，即起始盘块号）、文件的长度；
有关文件管理的信息
文件名：
3个字节（实验中合法文件名仅仅、可以使用字母、数字和除“$”,“.”，“/”以外的字符，第一个字节的值为“$”时表示该目录为空目录项，文件名和类型名之间用“.”分隔，用“/”作为路径名中目录间分隔符）
（4）文件操作：
确定文件组织结构、目录结构和磁盘空间管理的方法后，就可以模拟文件操作的实现。
实验中文件操作包括建立文件（create_file），打开文件（open_file），关闭文件（close_file）,读文件（read_file）,写文件（write_file）,删除文件（delete_file）
，显示文件内容（typefile）和改变文件属性（change）,目录命名包括建立目录（md）,显示目录类容（dir）和删除空目录（rd）,在实验室中没有程序调用这些指令，为了看到它们的模拟情况，从键盘输入选择指令来模拟用户程序的调用，首先要建立一个“已打开文件表”，用来记录打开或建立文件的相关内容，结构图如下
文件路径名
文件属性
起始盘块号
文件长度
操作类型
读指针
写指针
块号
块内地址
块号
块内地址
……
……
……
……
……
四、详细设计
（1）建立文件：
create_file（文件名，文件属性）
（2）打开文件open_file（文件名，操作类型），以下为打开文件的流程图
（3）读文件read_file（文件名，读取长度）
（4）写文件write_file（文件名，缓冲，写长度）
（5）关闭文件close_file（文件名）
（6）删除文件delete_file（文件名）
（7）显示文件内容（typefile）
（8）目录操作命令：
建立目录（md）
（9）显示目录内容（rd）
五、详细代码
intsopen（char*name）//在已打开的文件表中查找文件name
{
inti;
i=0;
while（i=0）//依次查找已打开文件表
{
i++;
}
if（i>=openfile.length）
{
return-1;
}
returni;
}
voiddopen（char*name）//在已打开文件表中删除文件name
{
inti;
i=sopen（name）;
if（i==-1）
{
printf（"文件未打开\n"）;
}
else
{
copy（&openfile.file[i],&openfile.file[openfile.length-1]）;
openfile.length--;
}
}
intiopen（ofile*x）//向已打开文件列表中插入文件x->name
{
inti;
i=sopen（x->name）;
if（i!
=-1）
{
printf（"文件已经打开\n"）;
returnfalse;
}
elseif（openfile.length==n）
{
printf（"已打开文件表已满"）;
returnfalse;
}
else
{
copy（&openfile.file[openfile.length],x）;
openfile.length++;
returntrue;
}
}
intallocate（）//分配一个磁盘块，返回块号
{
inti;
fseek（fc,0,SEEK_SET）;//将模拟磁盘的文件指针移至模拟磁盘FAT表
fread（buffer1,64L,1,fc）;
for（i=3;i<63;i++）
{
if（buffer1[i]==0）//FAT中的第i项为0,分配第i块磁盘块,修改FAT表,并且写回磁盘
{
buffer1[i]=255;
fseek（fc,0,SEEK_SET）;
fwrite（buffer1,64L,1,fc）;
returni;//返回磁盘号
}
}
fread（buffer1,64L,1,fc）;//将FAT表中第二个磁盘块读入模拟缓冲buffer1
for（i=0;i<63;i++）
{
if（buffer1[i]==0）//AT中的第i项为0,分配第i＋64块磁盘块,修改FAT表,并且写回磁盘
{
buffer1[i]=255;
fseek（fc,-64L,SEEK_CUR）;
fwrite（buffer1,64L,1,fc）;
returni+64;//返回磁盘号
}
}
printf（"已经没有磁盘空间\n"）;
returnfalse;
}
intread_file（char*name,intlength）//读取文件，文件名为name,读取长度为length
{
inti,t;
charch;
if（（i=sopen（name））==-1）
{
printf（"文件未打开或不存在\n"）;
returnfalse;
}
if（openfile.file[i].flag==1）
{
printf（"文件以写方式打开，不能读\n"）;
returnfalse;
}
t=0;
fseek（fc,openfile.file[i].read.dnum*64L,SEEK_SET）;
fread（buffer1,64,1,fc）;
while（t='#'）
{
putchar（buffer1[openfile.file[i].read.bnum]）;//读出一个字符显示在屏幕上
if（（t+1）%64==0）
{
putchar（'\n'）;
}
openfile.file[i].read.bnum++;//修改读指针
if（openfile.file[i].read.bnum>=64）//一块读完，读取下一块
{
fseek（fc,openfile.file[i].read.dnum/64*64,SEEK_SET）;
fread（buffer1,64,1,fc）;
openfile.file[i].read.dnum=buffer1[openfile.file[i].read.dnum%64];
openfile.file[i].read.bnum=0;//修改读指针
fseek（fc,openfile.file[i].read.dnum*64L,SEEK_SET）;
fread（buffer1,64,1,fc）;
}
t++;
}
}
intwrite_file（char*name,char*buff,intlength）
//name文件路径名
//buff存放准备写入磁盘的内容
//length写入内容的长度
{
inti,t,dd;
if（（i=sopen（name））==-1）
{
printf（"文件未打开或不存在\n"）;
returnfalse;
}
if（openfile.file[i].flag==0）
{
printf（"文件以只读方式打开，不能写\n"）;
returnfalse;
}
t=0;
fseek（fc,openfile.file[i].write.dnum*64L,SEEK_SET）;
fread（buffer1,64,1,fc）;
while（t{
buffer1[openfile.file[i].write.bnum]=buff[t];
openfile.file[i].write.bnum++;
openfile.file[i].length++;
if（openfile.file[i].write.bnum>=64）
{
fseek（fc,openfile.file[i].write.dnum*64L,SEEK_SET）;
fwrite（buffer1,64,1,fc）;/*一块写完，写回磁盘*/
if（（dd=allocate（））==false）
{
openfile.file[i].write.bnum--;
openfile.file[i].length--;
printf（"无磁盘空间,部分信息丢失，写失败\n"）;
return（false）;
}
fseek（fc,openfile.file[i].write.dnum/64*64L,SEEK_SET）;
fread（buffer1,64,1,fc）;
buffer1[openfile.file[i].write.dnum%64]=dd;
fseek（fc,openfile.file[i].write.dnum/64*64L,SEEK_SET）;
fwrite（buffer1,64,1,fc）;
openfile.file[i].write.dnum=dd;
openfile.file[i].write.bnum=0;
}
t++;
}
fseek（fc,openfile.file[i].write.dnum*64L,SEEK_SET）;
fwrite（buffer1,64,1,fc）;//一块写完，写回磁盘//
}/*写函数结束*/
intsearch（char*name,intflag,int*dnum,int*bnum）
//查找路径名为name的文件或目录，返回该目录的起始盘块号
//flag=8表示查找目录，否则为文件
//dnum,bnum返回文件或目录的目录项登记位置，盘块dnum中第bnum项
{
intk,i,s,t,j,last=0;
charpna[3],type[2];
if（strcmp（name,""）==0||strcmp（name,"/"）==0）//根目录
return2;
k=0;
if（name[0]=='/'）k=1;
i=2;//i为根目录的起始盘号
while（last!
=1）//pna为从name中分离出"/"后一个目录名或文件名
{
for（s=0;name[k]!
='.'&&name[k]!
='/'&&s<3&&name[k]!
='\0';s++,k++）
pna[s]=name[k];
for（;s<3;s++）//用空格补齐全名字长度
pna[s]='';
while（name[k]!
='.'&&name[k]!
='\0'&&name[k]!
='/'）//除去多余字符
k++;
type[0]=type[1]='';
if（name[k]=='.'）//取文件类型名
if（flag==8）
{
printf（"目录不应该有类型名，查找失败\n"）;
returnfalse;
}
else
{
//文件遇到类型名认为结束，后面的字符作废
k++;
if（name[k]!
='\0'）type[0]=name[k];
k++;
if（name[k]!
='\0'）type[1]=name[k];
if（name[k]!
='\0'&&name[k+1]!
='\0'）
{
printf（"文件名错误\n"）;
returnfalse;
}
last=1;
}
else
if（name[k]!
='\0'）k++;
if（name[k]=='\0'）
last=1;
//查找名字等于pna的目录项
fseek（fc,i*64L,SEEK_SET）;
fread（buffer2,64L,1,fc）;
j=0;
if（last==1&&flag!
=8）//查找名字pna，类型名type的文件目录项
while（j<8&&!
buffer2[j].attribute!
=8&&buffer2[j].name[0]==pna[0]&&buffer2[j].name[1]==pna[1]&&buffer2[j].name[2]==pna[2]）
j++;
else
while（j<8&&!
buffer2[j].attribute==8&&buffer2[j].name[0]==pna[0]&&buffer2[j].name[1]==pna[1]&&buffer2[j].name[2]==pna[2]）
j++;
if（j<8）//找到该目录或文件
if（last==1）//查找结束
{
*dnum=i;
*bnum=j;
returnbuffer2[j].address;
}
else
{
i=buffer2[j].address;
}
else
{
printf（"路径错误\n"）;
returnfalse;
}
}//while查找结束
}//search查找结束
intcreate_file（char*name,intattribute）//建立文件，路径为name，文件属性attribute
{
intdnum,bnum,i,j,last,k,s,d,t,tt,b,dd,flag,dn,bn;
chardname[3],tname[2],pathname[20];
ofilex;
if（attribute%2==1）
{
printf（"只读文件，无法写，不能建立\n"）;
returnfalse;
}
if（openfile.length==n）
{
printf（"已打开表已满，不能建立\n"）;
returnfalse;
}
//将name分为两部分，目录路径pathname和目录名dname
for（j=0;name[j]!
='\0';j++）//查找最后一个'/'
{
if（name[j]=='/'）s=j;
}
for（j=0;j{
pathname[j]=name[j];
}
pathname[j]='\0';//字符数组最后一个置\0
for（k=0,j=s+1;name[j]!
='\0'&&k<3&&name[j]!
='.';j++,k++）//分离文件名
{
dname[k]=name[j];
}
if（k==0）
{
printf（"文件名错误或目录名错误\n"）;
returnfalse;
}
for（;k<3;k++）
{
dname[k]='';
}
k=0;
if（name[j++]=='.'）//分离类型名
{
for（;name[j]!
='\0'&&k<2&&name[j]!
='.';j++,k++）
tname[k]=name[j];
}
for（;k<2;k++）
tname[k]='';
if（（d=search（pathname,8,&dn,&bn））==false）//找目录路径
{
printf（"目录不存在，不能建立\n"）;
returnfalse;
}
//确认该目录不存在的同时查找空目录项
b=-1;
fseek（fc,d*64L,SEEK_SET）;
fread（buffer2,64L,1,fc）;//读出D盘块的内容
for（t=0;t<8;t++）
{
if（buffer2[t].name[0]==dname[0]&&buffer2[t].name[1]==dname[1]&&buffer2[t].name[2]==dname[2]&&buffer2[t].type[1]==tname[1]）
{
//找到名字dname的文件，建立失败
pr
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