操作系统课程设计基于java二级文件系统.docx
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操作系统课程设计基于java二级文件系统
操作系统课程设计报告
题 目：
文件系统的模拟设计
姓名：
崔峰海
学号：
200925501132
指导老师：
翟一鸣
学校：
烟台大学
时间：
20120901
一、设计目的
本课程设计是学习完“操作系统原理”课程后进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，更好地掌握操作系统的原理及实现方法，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。
二、设计内容
（1）概述
为Linux系统设计一个简单的二级文件系统。
要求做到以下几点：
1.可以实现下列几条命令：
login 用户登录
dir 列目录
create 创建文件
delete 删除文件
open 打开文件
close 关闭文件
read 读文件
write 写文件
cd 进出目录
2．列目录时要列出文件名，物理地址，保护码和文件长度
3．源文件可以进行读写保护
（2）设计原理和系统总体功能框架图
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。
5、对文件或目录的操作采用windows系统的API函数来实现。
6、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：
用户登录、创建目录、删除目录、创建文件、删除文件、读文件、写文件、复制文件、移动文件、返回根目录、退出。
功能结构图如图1.0所示：
（3）详细设计及少数重要编码的说明
这次课程设计中，我负责4个板块，分别是显示列表函数和目录、创建函数文件创建函数、打开文件函数和关闭文件系统函数。
1、显示列表函数和目录
流程图如图1.1所示
2、文件创建函数
算法：
查找当前目录下是否有同名文件，是则退出，否则让用户输入文本文件内容，以‘###’结束。
申请inode空间（ialloc函数）,申请硬盘block空间（balloc函数），申请失败则结束。
将文件内容写入inode空间和block空间。
修改当前目录的结构，修改inode位图，block位图，写入模拟硬盘。
详细过程如流程图1.2所示：
③、打开文件函数
对文件进行关闭操作，若此时文件不存在或处于读状态或写状态，则返回关闭失败信息；若此时文件处于空闲状态，则调用Close函数进行关闭操作。
流程图如图1.3所示：
④、关闭文件系统函数
对文件进行打开操作，若此时文件不存在或已处于打开状态或读状态或写状态，则返回打开失败信息；若此时文件处于空闲状态，则调用Open函数进行打开操作。
流程图如图1.4所示：
（4）运行结果分析
程序结果如图1.5-1.7所示
图1.5
图1.6
图1.7
（5）设计小结
操作系统课程设计是本课程重要的实践教学环节。
课程设计的目的，一方面使学生更透彻地理解操作系统的基本概念和原理，使之由抽象到具体；另一方面，通过课程设计加强学生的实验手段与实践技能，培养学生独立分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神。
与本课程的实验教学相比，课程设计独立设课，具有更多的学时，给学生更多自行设计、自主实验的机会，充分放手让学生真正培养学生的实践动手能力，全面提高学生的综合素质。
对于本次操作系统课程设，由于Linux比较陌生，刚起步阶段花了很大时间去查阅各种资料。
当完成设计时，感觉掌握了以前学到的知识，并且还对操作系统应用有了更深入的认识。
对二级文件系统也有了很好的了解，熟练C语言布局的使用，如何解决实现里面功能的各种问题。
（6）参考文献
[1]计算机操作系统（第3版），汤小丹，西安电子科技大学出版社，2007年7月
[2]C语言程序设计，孟庆昌，人民邮电出版社，2006年4月
[3]计算机操作系统教程（第3版）习题解答与实验指导，张尧学，清华大学出版社，2006年11月
（7）附源代码
12、显示列表函数dir（）和目录创建函数mkdir（）等（文件名dir.c）
#include"stdio.h"
#include"string.h"
#include"filesys.h"
_dir（） /*dir*/
{ unsignedintdi_mode;
inti,j,one;
structinode*temp_inode;
printf（"\nCURRENTDIRECTORY:
\n"）;
for（i=0;i{if（!
（strcmp（dir.direct[i].d_name,""））&&（dir.direct[i].d_ino==0））
{dir.size=i;break;}}
for（i=0;i{if（dir.direct[i].d_ino!
=DIEMPTY）
{ printf（"%14s ,dir.direct[%d].d_ino=%d,属性:
",dir.direct[i].d_name,i,dir.direct[i].d_ino）;
temp_inode=iget（dir.direct[i].d_ino）;
di_mode=temp_inode->di_mode;
for（j=0;j<12;j++）
{ one=di_mode%2;
di_mode=di_mode/2;
if（one）
printf（"x"）;
else
printf（"-"）;}
if（temp_inode->di_mode&DIFILE）
{ printf（" %d bytes\n",temp_inode->di_size）;
printf（"blockchainofthefile:
"）;
for（j=0;jdi_size/BLOCKSIZ+1;j++）
printf（"%d--",temp_inode->di_addr[j]）;
printf（"end\n"）;}
else
printf（"
\n"）;
iput（temp_inode）;}
}}
mkdir（dirname） /*mkdir*/
char*dirname;
{ intdirid,dirpos;
structinode*inode;
structdirectbuf[BLOCKSIZ/（DIRSIZ+2）];
unsignedintblock;
memset（buf,0,（BLOCKSIZ/（DIRSIZ+2））*sizeof（structdirect））;
dirid=namei（dirname）;
if（dirid!
=NULL）
{ inode=iget（dirid）;
if（inode->di_mode&DIDIR）
printf（"\ndirectoryalreadyexisted!
!
\n"）;
else
printf（"\n%sisafilename,&can'tcreatadirthesamename",dirname）;
iput（inode）;
return;}
dirpos=iname（dirname）;
inode=ialloc（）;
// inode->i_ino=dirid;
dir.direct[dirpos].d_ino=inode->i_ino;
dir.size++;
/*fillthenewdirbuf*/
strcpy（buf[0].d_name,"."）;
buf[0].d_ino=inode->i_ino;
strcpy（buf[1].d_name,".."）;
buf[1].d_ino=cur_path_inode->i_ino;
block=balloc（）;
fseek（fd,DATASTART+block*BLOCKSIZ,SEEK_SET）;
fwrite（buf,1,BLOCKSIZ,fd）;
inode->di_size=2*sizeof（structdirect）;
inode->di_number=1;
inode->di_mode=user[user_id].u_default_mode;
inode->di_uid=user[user_id].u_uid|DIDIR;
inode->di_gid=user[user_id].u_gid;
inode->di_addr[0]=block;
iput（inode）;
return;}
chdir（dirname） /*chdir*/
char*dirname;
{ unsignedintdirid;
structinode*inode;
unsignedshortblock;
inti,j,low=0,high=0;
dirid=namei（dirname）;
if（dirid==NULL）
{ printf（"\n%sdoesnotexisted\n",dirname）;
return;}
inode=iget（dir.direct[dirid].d_ino）;
if（!
access（user_id,inode,user[user_id].u_default_mode））
{ printf（"\nThedirectory%s,Permission deny",dirname）;
iput（inode）;
return;}
/*packthecurrentdirectory
for（i=0;i{for（;j{printf（"\nInchdir（%s）,j=%d",dirname,j）;
if（dir.direct[j].d_ino==0） break;}
printf（"\nInchdir（%s）,j2=%d",dirname,j）;
memcpy（&dir.direct[i],&dir.direct[j],DIRSIZ+2）;
dir.direct[j].d_ino=0;
}
*/
/*writebackthecurrentdirectory */
//for（i=0;idi_size/BLOCKSIZ+1;i++）
// bfree（cur_path_inode->di_addr[i]）;
for（i=0;i{if（i>0）
{block=balloc（）;
cur_path_inode->di_addr[i]=block;
fseek（fd,DATASTART+block*BLOCKSIZ,SEEK_SET）;
fwrite（&dir.direct[i],1,BLOCKSIZ,fd）;}
else
{fseek（fd,DATASTART+cur_path_inode->di_addr[0]*BLOCKSIZ,SEEK_SET）;
fwrite（&dir.direct[0],1,BLOCKSIZ,fd）;}}
cur_path_inode->di_size=dir.size*（sizeof（structdirect））;
iput（cur_path_inode）;
cur_path_inode=inode;
/*readthechangedirfromdisk*/
j=0;
for（i=0;idi_size/BLOCKSIZ+1;i++）
{ fseek（fd,DATASTART+inode->di_addr[i]*BLOCKSIZ,SEEK_SET）;
fread（&dir.direct[j],1,BLOCKSIZ,fd）;
j+=BLOCKSIZ/（DIRSIZ+2）;}
return;}
13、文件创建函数creat（） （文件名creat.c）
#include"stdio.h"
#include"filesys.h"
creat（user_id,filename,mode）
unsignedintuser_id;
char*filename;
unsignedshortmode;
{unsignedintdi_ith,di_ino;
structinode*inode;
inti,j,k,user_p;
for（user_p=0;user_pif（user[user_p].u_uid==user_id）
{k=user_p;
break;}
di_ino=namei（filename）;
if（di_ino!
=NULL） /*alreadyexisted*/
{ inode=iget（di_ino）;
if（access（user_id,inode,mode）==0）
{ iput（inode）;
printf（"\ncreataccessnotallowed\n"）;
return;}
/*freealltheblockoftheoldfile*/
for（i=0;idi_size/BLOCKSIZ+1;i++）
bfree（inode->di_addr[i]）;
/*todo:
addcodeheretoupdatethepointerofthesys_file*/
for（i=0;iif（sys_ofile[i].f_inode==inode）
sys_ofile[i].f_off=0;
for（i=0;iif（user[k].u_ofile[i]=SYSOPENFILE+1）
{ user[k].u_uid=inode->di_uid;
user[k].u_gid=inode->di_gid;
for（j=0;jif（sys_ofile[j].f_count=0）
{user[k].u_ofile[i]=j;
sys_ofile[j].f_flag=mode;}
returni;}}
else /*notexistedbefore*/
{inode=ialloc（）;
di_ith=iname（filename）;
dir.size++;
dir.direct[di_ith].d_ino=inode->i_ino;
inode->di_mode=user[k].u_default_mode|DIFILE;
inode->di_uid=user[k].u_uid;
inode->di_gid=user[k].u_gid;
inode->di_addr[0]=balloc（）;
inode->di_size=0;
inode->di_number=1;
for（i=0;iif（sys_ofile[i].f_count==0）
break;
for（j=0;jif（user[k].u_ofile[j]==SYSOPENFILE+1）
break;
user[k].u_ofile[j]=i;
sys_ofile[i].f_flag=mode;
sys_ofile[i].f_count=0;
sys_ofile[i].f_off=0;
sys_ofile[i].f_inode=inode;
returnj;}}
14、打开文件函数open（） （文件名open.c）
#include"stdio.h"
#include"filesys.h"
unsignedshortopen（user_id,filename,openmode）
intuser_id;
char*filename;
unsignedshortopenmode;
{ unsignedintdirid;
structinode*inode;
inti,j,k;
dirid=namei（filename）;
if（dirid==NULL） /*nosuchfile*/
{ printf（"\nfiledoesnotexisted!
!
!
\n"）;
returnNULL;}
inode=iget（dir.direct[dirid].d_ino）;
if（!
access（user_id,inode,openmode）） /*accessdenied*/
{ printf（"\nfileopenhasnotaccess!
!
!
"）;
iput（inode）;
returnNULL;}
/*allocthesys_ofileitem*/
for（i=1;iif（sys_ofile[i].f_count==0） break;
if（i==SYSOPENFILE）
{ printf（"\nsystemopenfiletoomuch\n"）;
iput（inode）;
returnNULL;}
sys_ofile[i].f_inode=inode;
sys_ofile[i].f_flag=openmode;
sys_ofile[i].f_count=1;
if（openmode&FAPPEND）
sys_ofile[i].f_off=inode->di_size;
else
sys_ofile[i].f_off=0;
/*alloctheuseropenfileitem*/
for（j=0;jif（user[j].u_uid==user_id）
{k=j;break;}
for（j=0;jif（user[k].u_ofile[j]==SYSOPENFILE+1）break;
if（j==NOFILE）
{ printf（"\nuseropenfiletoomuch!
!
!
\n"）;
sys_ofile[i].f_count=0;
iput（inode）;
returnNULL;}
user[k].u_ofile[j]=i;//记录用户打开的文件在sys_ofile[]中的位置
/*ifAPPEND,freetheblockofthefilebefore*/
if（openmode&FAPPEND）
{ for（i=0;idi_size/BLOCKSIZ+1;i++）
bfree（inode->di_addr[i]）;
inode->di_size=0;}
returnj;}
15、关闭文件函数close（） （文件名close.c）
#include"stdio.h"
#include"filesys.h"
close（user_id,cfd） /*close*/
unsignedintuser_id;
unsignedshortcfd;
{ structinode*inode;
intj,k;
for（j=0;jif（user[j].u_uid==user_id）
{
k=j;
break;}
inode=sys_ofile[user[k].u_ofile[cfd]].f_inode;
iput（inode）;
sys_ofile[user[k].u_ofile[cfd]].f_count--;
user[k].u_ofile[cfd]=SYSOPENFILE+1;}
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