操作系统课程设计报告简单多用户文件系统.docx
《操作系统课程设计报告简单多用户文件系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统课程设计报告简单多用户文件系统.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
操作系统课程设计报告简单多用户文件系统
简单多用户文件系统
1.课程设计的目的
操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。
为进一步巩固和复习操作系统的基础知识，培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力，提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力，提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。
本课程设计设计一个简单多用户文件系统，通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深理解文件系统的内部功能及内部实现，掌握文件存储空间的管理，理解文件的物理结构，掌握目录结构的实现，掌握文件操作的实现。
2.课程设计的开发语言
MicrosoftVisualC++6.0下的Win32控制台程序，C语言。
VC++是Microsoft公司的C++开发工具，具有集成开发环境，可提供编辑C语言，C++以及C++/CLI等编程语言。
本课程设计的文件系统利用VC++软件的编辑C语言功能，在Win32控制台程序下操作，在DOS环境下运行。
3.功能描述
在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个简单多用户的文件系统。
文件物理结构可采用显式链接或其他方法。
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。
一个较实用的用户界面，方便用户使用。
可提供以下相关文件操作：
具有login（用户登录）
系统初始化（建文件卷、提供登录模块）
列出文件目录：
dir
文件内容的查看：
view
新建文件：
create
删除文件：
delete
修改文件：
modify
锁定状态转换：
lock
注销退出：
logout
文件目录结构采用多用户目录结构，每个目录项包含文件名、大小、是否锁定、物理地址等信息，可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。
4.方案论证
4.1概要设计
本系统为二级文件系统，既要实现对文件的增删改查，同时又具备登陆系统、注册用户的功能，各个用户之间的文件系统互不干扰。
采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件。
另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。
系统采用结构体来存储用户、文件目录、文件数据内容：
048*548*5+44*5048*5+44*50+264*200
每个分区都是由结构体组成，每个分区的结构体的个数由格式化系统时决定。
为系统设计一个简单的二级文件系统，可以实现下列几条命令：
login（用户登陆）、dir（列文件目录）、view（查看文件内容）、create（新建文件）、delete（删除文件）、modify（修改文件）、lock（锁定转换）、logout（注销）。
列目录时列出文件名、文件长度、是否锁定、物理地址，源文件可以进行读写保护。
主函数所有功能流程图如图1所示。
图1主函数功能流程图
4.2详细设计
4.2.1用户登录（login）模块
首次进入系统时，还没有文件系统，则会提示格式化文件系统，创建分区，并初始化分区，系统的初始化要完成文件系统的建立，包括以下几部分：
请求内存、设置位示图、初始化文件索引、初始化文本块链表、初始化系统的当前状态、创建一个根目录做为系统的根。
验证登录用户的身份，用户登录成功后会初始化当前用户等一系列的系统当前信息，默认用户的类型为普通用户，如果用户未能通过身份验证，提示用户登录失败，退出系统。
用户登录模块的算法流程图如图2所示。
图2用户登录流程图
4.2.2查看文件内容（view）模块
图3查看文件内容流程图
只支持在当前用户当前目录下进行操作，前提是用户已创建文件，通过用户给定的文件名在文件索引中搜索到文件的物理文件块ID，找到该文件元素后，将文件当前状态置为打开，通过类似的查找方式，找到文件的数据部分，将数据显示到界面，默认创建的时候用0填充文件内容。
查看文件内容模块的算法流程图如图3所示。
4.2.3新建文件（create）模块
图4新建文件模块流程图
只支持在当前用户目录下创建文件，根据位示图找到一个未使用的文件块用来存放用户的文件信息，根据系统当前状态来构建一个文件系统元素放入到找到的文件块中，新创建的文件状态为关闭，同时更新位示图和文件索引。
新建文件时要求输入文件名称，当文件名称不存在，即与当前用户文件目录下的文件不发生冲突时，继续接收用户提供的文件长度，当文件不发生越界则接受锁定状态，文件新建成功。
新建文件模块算法流程图如上图4所示。
4.2.4删除文件（delete）模块
删除文件并不真正清理文件的物理存储内容，只是将文件的有效状态更改为无效。
执行删除文件操作时，输入要删除的文件名，然后根据用户给定的文件名判断当前用户目录下是否存在该文件，若不存在则删除失败，若文件存在则继续判断文件是否被锁定，若文件处于锁定状态则删除失败，若处于非锁定状态则操作成功。
删除文件模块的算法流程图如图5所示。
图5删除文件模块流程图
4.2.5修改文件（modify）模块
只支持在当前用户目录下进行操作，前提是用户已执行文件打开的命令，否则无法对文件进行修改。
命令成功后，会等待用户的输入，用户输入完毕，按回车键（Enter），结束输入，系统会读入用户的输入内容，保存到相应的文件块。
如果用户的输入太多，会出现越界现象，从而导致修改文件内容失败。
修改文件模块的算法流程图如图6所示。
图6修改文件模块流程图
4.2.6锁定状态转换（lock）模块
图7锁定状态转换流程图
只支持在当前用户目录下进行操作，当文件处于锁定状态时，文件被系统进行读写保护，文件不能被删除，可以被读取、修改。
只有当文件处于非锁定状态时，才能被删除。
锁定状态的转换即对文件的锁定、非锁定状态之间的转换。
锁定状态转换模块的算法流程图如图7所示。
5.程序及说明
整个文件系统的编码构成主要为：
Allstruct.h定义了每个分区的结构体；
Mysys.h声明了对系统操作的各种方法；
Myuserfile.h声明了对文件操作的各种方法；
Mymain.cpp整个系统的主函数，操作入口；
Mysys.cpp包含了mysys.h，实现了操作系统的各种方法；
Myuserfile.cpp包含了myuserfile.h，实现了操作文件的各种方法；
主要数据结构：
Allstruct.h文件的内容
structs_user//用户区结构体
{
longisuse;//是否使用
charname[20];//用户名
charpsd[20];//密码
longaddress;//目录地址
};
structs_list//目录结构体
{
longisuse;//是否使用
charname[20];//文件名字
longmyaddress;//本条目录地址
longpointaddress;//指向的文件的地址
longisfile;//是否锁定
longpointsize;//目标文件的大小
longnextaddress;//下条目录的地址
};
structs_file//文件结构体
{
longisuse;//是否使用
charcontent[256];//文件内容
longnext;//下个文件块地址
};
6.设计结果与分析
（1）、使用MicrosoftVisualC++6.0建立文件系统所需的编码文件，建立完成后进行编译，经多次修改无误后运行进入系统。
首次进入系统，还没有文件系统，则会提示生成虚拟磁盘文件，格式化文件系统，创建分区，并初始化分区。
系统的初始化要完成文件系统的建立，包括以下几部分：
请求内存、设置位示图、初始化文件索引、初始化文本块链表、初始化系统的当前状态、创建一个根目录做为系统的根。
生成虚拟磁盘文件如图8所示。
图8生成虚拟磁盘文件
（2）、系统初始化后，没有用户，提示创建用户，在输入用户名及两次登录密码后，验证用户名是否有效，若有效则将用户名及登录密码添加进入存储系统，使用户下次能正常登录系统，新用户创建完成。
用户创建成功后出现对系统操作的菜单，此时菜单中的注册菜单功能即创建新用户的过程。
创建新用户如图9所示。
图9创建新用户
（3）、用户登录，验证登录用户的身份，用户登录成功后会初始化当前用户等一系列的系统当前信息，显示当前用户下的所有文件及其详细信息，同时显示对文件操作的菜单。
如图10所示。
图10用户登录及文件操作菜单
（4）、新注册的用户默认为没有文件，选择创建文件功能项，输入文件名称，文件长度及文件的锁定状态，文件新建成功，并且每次对文件操作后显示当前用户的所有文件和操作菜单。
新建文件功能如图11所示。
图11新建文件
（5）、对文件查看，默认创建的时候用0填充文件内容，如图12所示。
图12查看文件内容
（6）、接收修改文件内容命令后，等待用户输入要修改的文件名，然后输入修改的内容，用户输入完毕，按回车键（Enter），结束修改。
修改文件内容如图13所示。
图13修改文件内容
（7）、当新建的文件为锁定状态，不能被删除。
对文件的锁定进行装换，将锁定状态的文件转换成自由读写状态，用户可随意对文件进行删除操作。
图14锁定状态转换
（8）、当文件处于自由读写状态时可对文件进行删除操作，删除文件并不真正清理文件的物理存储内容，只是将文件的有效状态更改为无效。
图15删除文件
（9）、当用户完成对文件的管理，可以注销登录并退出系统。
7.设计心得体会
经过一周的努力，我的课程设计基本完成了，这次课程设计培养了我耐心，慎密、全面地考虑问题的能力，从而加快了问题解决的速度、提高了个人的工作效率，以及锻炼围绕问题在短时间内得以解决的顽强意志。
在编写程序的过程中，我的能力得到了提高，同时养成了科学、严谨的作风和习惯。
为此我要感谢信息学院开设了这门操作系统课程设计，为我们提供了进一步学习算法、操作系统和巩固C语言程序计设这个平台并。
同时还要感谢对同一题目进行攻关的同学们给予的帮助，没他们的帮助可能有很多问题我个人不能进行很好的解决。
在此我对他们帮助给予衷心的感谢。
首先，我认为这次课程设计是对学习《操作系统》的一次综合考察，锻炼我综合分析问题、解决问题的能力。
报课程设计的题目时，为程序本身的简单而窃喜过。
但到了实验的时候，才发现并非我想象的那么简单，实验过程中也出现了一些难题需要解决，为此去苦苦探索过。
课程设计期间，几乎每天都完全投入进去了，就像是在做一个相当重要的项目一样的感觉。
曾经跑过图书馆几次，只是为了一种新的想法得到实现，也曾多次登录网站浏览网页，为了弥补一些知识上的纰漏，为此曾洒下了真实的汗水。
当我的想法得到实现，又学会了新的知识的时候，心中满是欣喜，或许这是实践出真知的真实验证，有付出就有回报的真实写照吧。
其次，我感受了真诚的友谊。
在实验中，遇到的问题是多方面的，而且有那么一部分是以前学过的C问题，但是已经忘却或是以前没有真正的理解过。
但是你会发现就在你的身边，会有那么一批人在背后热心的帮助你，让你身处困境却感到无限希望。
这好像是人生的一种历程，风风雨雨中我们一起走过，然后为了一些坑坑洼洼彼此真诚的帮助过和无私的付出过。
同学和老师的协作和彼此心的交流让我感受到了热情，这也是我们成长中必不可失的重要部分。
最后，我认识到了自己的不足。
平心而论，以前真的没有认真的学习过，即使是在听课，可是后来却没有对学习中出现的问题而仔细分析过。
得过且过，迷失了我前进的方向，而现在却又重新敞开了。
不论是以后的学习还是工作，我想这都是很重要的，我们需要不断进步的动力。
参考文献
[1]潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术[M].北京：
电子工业出版社，2003.4：
305-350
[2]范立南，刘岚.操作系统实用教程[M].北京：
北京大学出版社，2010.5：
189-215
[3]汤子瀛，哲凤屏.计算机操作系统[M].西安：
西安电子科技大学学出版社.2007.5：
34-158
[4]曾明.Linux操作系统应用教程[M].陕西：
陕西科学技术出版社.2005.3：
142-180
[5]张丽芬，刘利雄.操作系统实验教程[M].北京：
清华大学出版社.2001.10：
264-288
[6]任满杰.操作系统原理实用教程[M].北京：
电子工业出版社.2003.5：
251-302
附录
Allstruct.h
structs_user//用户区结构体
{
longisuse;//是否使用
charname[20];//用户名
charpsd[20];//密码
longaddress;//目录地址
};
structs_list//目录结构体
{
longisuse;//是否使用
charname[20];//文件名字
longmyaddress;//本条目录地址
longpointaddress;//指向的文件的地址
longisfile;//是否锁定
longpointsize;//目标文件的大小
longnextaddress;//下条目录的地址
};
structs_file//文件结构体
{
longisuse;//是否使用
charcontent[256];//文件内容
longnext;//下个文件块地址
};
mysys.h
#include
#include"myuserfile.h"
classMSysterm
{//封装了管理系统的方法
//成员变量
private:
FILE*myfile;
MUsermyuser;
//成员函数
public:
MSysterm（）{}
voidoutName（）;//打印登陆后的用户名
intcheack（）;//检查虚拟文件系统跟是否存在
intmyformat（）;//初始化虚拟磁盘
intcreateuser（）;//创建用户
intlogin（）;//用户登录
voidmymain（）;//主控制程序
intlogout（）;//用户注销
};
myuserfile.h
#include
classMUser//封装了管理文件的方法
{
//成员变量
public:
FILE*myfile;
charname[20];//用户名
charpsd[20];//密码
longlistaddress;//目录地址
longmyaddress;//此用户的地址
private:
longlastaddress;//最后一个目录的地址
//成员函数
public:
intcreateFile（）;//增加文件
intdelFile（charfilename[20]）;//删除文件
intrevampFile（charfilename[20]）;//修改文件
intmydir（）;//列出当前目录的所有文件（夹）
intviewFile（charfilename[20]）;//查看文件
intmyConversion（charfilename[20]）;//转换是否锁定状态
private:
intisSame（charfilename_f[20],charfilename_s[20]）;
};
mymain.cpp
#include
#include
#include"mysys.h"
#include
usingnamespacestd;
intmain（）
{
charnod1;
intn_select=2,i_1=0;
MSystermmysys;
/***********文件不存在的程序入口************/
if（mysys.cheack（）==-1）//磁盘空间不存在
{
cout<<"虚拟磁盘文件不存在，是否生成？
Y/N"<cin>>nod1;
cin.clear（）;//清除流的错误标记
cin.ignore（numeric_limits:
:
max（）,'\n'）;//清空输入流
if（nod1=='Y'||nod1=='y'）
{
cout<<"正在创建。
。
。
。
"<if（mysys.myformat（）!
=1）//创建磁盘空间
{
cout<<"创建磁盘空间失败！
即将退出。
"<cin>>nod1;
return2;
}
cout<<"创建完成！
是否创建用户？
Y/N"<cin>>nod1;
cin.clear（）;//清除流的错误标记
cin.ignore（numeric_limits:
:
max（）,'\n'）;//清空输入流
if（nod1=='Y'||nod1=='y'）
{
if（mysys.createuser（）==1）//创建用户
{
cout<<"创建用户成功。
"<}
else
{
cout<<"创建用户失败！
即将退出。
"<return3;
}
}
else
{
cout<<"匿名用户无法进入系统，正在退出。
。
。
"<return4;
}
}
else
{
cout<<"程序已结束！
按任意键退出。
。
。
。
"<return1;
}
}
/***********文件存在的程序入口**************/
for（;;）
{
cout<<"*********************"<cout<<"请选择：
"<cout<<"1.登录"<cout<<"*********************"<cin>>n_select;
cin.clear（）;//清除流的错误标记
cin.ignore（numeric_limits:
:
max（）,'\n'）;//清空输入流
if（n_select==1）
{
for（inti_1=0;i_1<=3;i_1++）//登录
{
if（mysys.login（）==1）
{
cout<<"登陆成功！
欢迎您";
mysys.outName（）;
break;
}
else
{
cout<<"用户名不存在或密码错误！
"<}
}
if（i_1==4）
{
cout<<"非法用户!
"<"<cin>>nod1;
return5;
}
break;
}
if（n_select==2）
{
if（mysys.createuser（）==1）//创建用户
{
cout<<"创建用户成功。
"<}
else
{
cout<<"创建用户失败！
"<}
}
if（n_select==3）
{
return6;
}
}
mysys.mymain（）;
return0;
}
升级会员 