模擬文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).doc

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1、 中北大學(xué) 操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 說(shuō) 明 書 學(xué) 院、系： 軟件學(xué)院 專 業(yè)： 軟件工程 學(xué) 生 姓 名： xxx 學(xué) 號(hào)： xxx 設(shè) 計(jì) 題 目： 模擬文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 起 迄 日 期: 2015年12月28日- 2016年1月8日 指 導(dǎo) 教 師: xxx 2016 年1月8日 1 需求分析 通過(guò)模擬文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，深入理解操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的理論知識(shí), 加深對(duì)教材中的重要算法的理解。同時(shí)通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)這些算法,更好地掌握操作系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)方法,提高綜合運(yùn)用各專業(yè)課知識(shí)的能力；掌握操作

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)機(jī)理和各種典型算法，系統(tǒng)地了解操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)思路，并了解操作系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向和趨勢(shì)。 模擬二級(jí)文件管理系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)目的是通過(guò)研究Linux的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，模擬設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的二級(jí)文件系統(tǒng)，第一級(jí)為主目錄文件，第二級(jí)為用戶文件。 2 總體設(shè)計(jì) 結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)原理等課程的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)二級(jí)文件系統(tǒng)，進(jìn)一步理解操作系統(tǒng)。 文件的創(chuàng)建： create 文件關(guān)閉：close 文件的打開(kāi)：open 文件的讀：read 文件的寫：write 文件關(guān)閉：close 刪除文件：dele

3、te 創(chuàng)建子目錄：mkdir 刪除子目錄：rmdir 列出文件目錄：dir 退出：exit 開(kāi) 始 系統(tǒng)執(zhí)行流程圖 選擇操作 創(chuàng)建文件 刪除文件 讀文件 寫文件 創(chuàng)建文件夾 刪除文件夾 刪除子目錄 顯示當(dāng)前子目錄 創(chuàng)建子目錄 更改目錄 退出 退出 3． 詳細(xì)設(shè)計(jì) 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： #define MEM_D_SIZE 1024*1024 //總磁盤空間為1M #define DISKSIZE 1024 //磁盤

4、塊的大小1K #define DISK_NUM 1024 //磁盤塊數(shù)目1K #define FATSIZE DISK_NUM*sizeof(struct fatitem) //FAT表大小 #define ROOT_DISK_NO FATSIZE/DISKSIZE+1 //根目錄起始盤塊號(hào) #define ROOT_DISK_SIZE sizeof(struct direct) //根目錄大小 #define DIR_MAXSIZE 1024 //路徑最大長(zhǎng)度為1KB #define MSD 5 //最大子目錄數(shù)5 #define MOFN 5

5、 //最大文件深度為5 #define MAX_WRITE 1024*128 //最大寫入文字長(zhǎng)度128KB struct fatitem /* size 8*/ { int item; /*存放文件下一個(gè)磁盤的指針*/ char em_disk; /*磁盤塊是否空閑標(biāo)志位 0 空閑*/ }; struct direct { /*-----文件控制快信息-----*/ struct FCB { char name[9]; /*文件/目錄名 8位*/ char property; /*屬性 1位目錄

6、0位普通文件*/ int size; /*文件/目錄字節(jié)數(shù)、盤塊數(shù))*/ int firstdisk; /*文件/目錄 起始盤塊號(hào)*/ int next; /*子目錄起始盤塊號(hào)*/ int sign; /*1是根目錄 0不是根目錄*/ }directitem[MSD+2]; }; struct opentable { struct openttableitem { char name[9]; /*文件名*/ int firstdisk; /*起始盤塊號(hào)*/ int siz

7、e; /*文件的大小*/ }openitem[MOFN]; int cur_size; /*當(dāng)前打文件的數(shù)目*/ }; 管理文件的主要代碼： int create(char *name) { int i,j; if(strlen(name)>8) /*文件名大于 8位*/ return(-1); for(j=2;jdirectitem[j].name,name))

8、 break; } if(jdirectitem[i].firstdisk==-1) break; } if(i>=MSD+2) /*無(wú)空目錄項(xiàng)*/ return(-2); if(u_opentable.cur_size>=MOFN) /*打開(kāi)文件太多*/ return

9、(-3); for(j=ROOT_DISK_NO+1;j=DISK_NUM) return(-5); fat[j].em_disk = 1; /*將空閑塊置為已經(jīng)分配*/ /*-----------填寫目錄項(xiàng)-----------------*/ strcpy(cur_dir->directitem[i].name,name);

10、 cur_dir->directitem[i].firstdisk = j; cur_dir->directitem[i].size = 0; cur_dir->directitem[i].next = j; cur_dir->directitem[i].property = 0; /*---------------------------------*/ fd = open(name); return 0; } int open(char *name) { int i, j;

11、 for(i=2;idirectitem[i].name,name)) break; } if(i>=MSD+2) return(-1); /*--------是文件還是目錄-----------------------*/ if(cur_dir->directitem[i].property==1) return(-4); /*--------文件是否打開(kāi)-------------

12、----------*/ for(j=0;j=MOFN) /*文件打開(kāi)太多*/ return(-3); /*--------查找一個(gè)空閑用戶打開(kāi)表項(xiàng)-----------------------*/

13、 for(j=0;jdirectitem[i].firstdisk; strcpy(u_opentable.openitem[j].name,name); u_open

14、table.openitem[j].size = cur_dir->directitem[i].size; u_opentable.cur_size++; /*----------返回用戶打開(kāi)表表項(xiàng)的序號(hào)--------------------------*/ return(j); } int close(char *name) { int i; for(i=0;i

15、break; } if(i>=MOFN) return(-1); /*-----------清空該文件的用戶打開(kāi)表項(xiàng)的內(nèi)容---------------------*/ strcpy(u_opentable.openitem[i].name,""); u_opentable.openitem[i].firstdisk = -1; u_opentable.openitem[i].size = 0; u_opentable.cur_size--; return 0;

16、 } int write(int fd, char *buf, int len) { char *first; int item, i, j, k; int ilen1, ilen2, modlen, temp; /*----------用 $ 字符作為空格 # 字符作為換行符-----------------------*/ char Space = 32; char Endter= \n; for(i=0;i

17、else if(buf[i] == #) buf[i] = Endter; } /*----------讀取用戶打開(kāi)表對(duì)應(yīng)表項(xiàng)第一個(gè)盤塊號(hào)-----------------------*/ item = u_opentable.openitem[fd].firstdisk; /*-------------找到當(dāng)前目錄所對(duì)應(yīng)表項(xiàng)的序號(hào)-------------------------*/ for(i=2;idirectitem[i].firstdisk==item)

18、 break; } temp = i; /*-存放當(dāng)前目錄項(xiàng)的下標(biāo)-*/ /*------找到的item 是該文件的最后一塊磁盤塊-------------------*/ while(fat[item].item!=-1) { item =fat[item].item; /*-查找該文件的下一盤塊--*/ } /*-----計(jì)算出該文件的最末地址-------*/ first = fdisk+item*DISKSIZE+u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE; /*-----如

19、果最后磁盤塊剩余的大小大于要寫入的文件的大小-------*/ if(DISKSIZE-u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE>len) { strcpy(first,buf); u_opentable.openitem[fd].size = u_opentable.openitem[fd].size+len; cur_dir->directitem[temp].size = cur_dir->directitem[temp].size+len; } else { for(i=0;i<(DISK

20、SIZE-u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE);i++) {/*寫一部分內(nèi)容到最后一塊磁盤塊的剩余空間(字節(jié))*/ first[i] = buf [i]; } /*-----計(jì)算分配完最后一塊磁盤的剩余空間(字節(jié)) 還剩下多少字節(jié)未存儲(chǔ)-------*/ ilen1 = len-(DISKSIZE-u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE); ilen2 = ilen1/DISKSIZE; modlen = ilen1%DISKSIZE; if(

21、modlen>0) ilen2 = ilen2+1; /*--還需要多少塊磁盤塊-*/ for(j=0;j=DISK_NUM) /*--如果磁盤塊已經(jīng)分配完了-*/ return(-1); first = fdisk+i*DISKSIZE; /*--找到的那塊空閑磁盤塊的起始地

22、址-*/ if(j==ilen2-1) /*--如果是最后要分配的一塊-*/ { for(k=0;k

23、*--找到一塊后將它的序號(hào)存放在上一塊的指針中-*/ fat[i].em_disk = 1; /*--置找到的磁盤快的空閑標(biāo)志位為已分配-*/ fat[i].item = -1; /*--它的指針為 -1 (即沒(méi)有下一塊)-*/ } /*--修改長(zhǎng)度-*/ u_opentable.openitem[fd].size = u_opentable.openitem[fd].size+len; cur_dir->directitem[temp].size = cur_dir->directitem[temp].size+len; }

24、return 0; } int read(int fd, char *buf) { int len = u_opentable.openitem[fd].size; char *first; int i, j, item; int ilen1, modlen; item = u_opentable.openitem[fd].firstdisk; ilen1 = len/DISKSIZE; modlen = len%DISKSIZE; if(modlen!=0) ilen1 = ilen1+1; /*--計(jì)

25、算文件所占磁盤的塊數(shù)-*/ first = fdisk+item*DISKSIZE; /*--計(jì)算文件的起始位置-*/ for(i=0;i

26、KSIZE+j] = first[j]; item = fat[item].item; /*-查找下一盤塊-*/ first = fdisk+item*DISKSIZE; } } return 0; } int del(char *name) { int i,cur_item,item,temp; for(i=2;idirectitem[i].name,name)) break;

27、 } cur_item = i; /*--用來(lái)保存目錄項(xiàng)的序號(hào),供釋放目錄中-*/ if(i>=MSD+2) /*--如果不在當(dāng)前目錄中-*/ return(-1); if(cur_dir->directitem[cur_item].property!=0) /*--如果刪除的(不)是目錄-*/ return(-3); for(i=0;i

28、turn(-2); } item = cur_dir->directitem[cur_item].firstdisk;/*--該文件的起始盤塊號(hào)-*/ while(item!=-1) /*--釋放空間,將FAT表對(duì)應(yīng)項(xiàng)進(jìn)行修改-*/ { temp = fat[item].item; fat[item].item = -1; fat[item].em_disk = 0; item = temp; } /*-----------------釋放目錄項(xiàng)-----------------------*/ cur_dir->dir

29、ectitem[cur_item].sign = 0; cur_dir->directitem[cur_item].firstdisk = -1; strcpy(u_opentable.openitem[cur_item].name,""); cur_dir->directitem[cur_item].next = -1; cur_dir->directitem[cur_item].property = 0; cur_dir->directitem[cur_item].size = 0; return 0; } 主函數(shù)： int

30、main() { FILE *fp; char ch; char a[100]; char code[11][10]; char name[10]; int i,flag,r_size; char *contect; contect = (char *)malloc(MAX_WRITE*sizeof(char)); if((fp=fopen("disk.dat","rb"))==NULL) { printf("You have not format,Do you want format?(y/n)");

31、scanf("%c",&ch); if(ch==y) { initfile(); printf("Successfully format! \n"); } else { return 0; } } enter(); print(); show(); strcpy(code[0],"exit"); strcpy(code[1],"create"); strcpy(code[2],"open"); strcpy(code[3],"close");

32、strcpy(code[4],"write"); strcpy(code[5],"read"); strcpy(code[6],"del"); strcpy(code[7],"mkdir"); strcpy(code[8],"rmdir"); strcpy(code[9],"dir"); strcpy(code[10],"cd"); while(1) { scanf("%s",a); for(i=0;i<11;i++) { if(!strcmp(code[i],a)) break; }

33、 switch(i) { case 0: //退出文件系統(tǒng) free(contect); halt(); return 0; case 1: //創(chuàng)建文件 scanf("%s",name); flag = create(name); if(flag==-1) { printf("Error: \n The length is too long !\n"); } else if(flag==-2) { printf("Error: \n T

34、he direct item is already full !\n"); } else if(flag==-3) { printf("Error: \n The number of openfile is too much !\n"); } else if(flag==-4) { printf("Error: \n The name is already in the direct !\n"); } else if(flag==-5) { printf("Error:

35、 \n The disk space is full!\n"); } else { printf("Successfully create a file! \n"); } show(); break; case 2://打開(kāi)文件 scanf("%s",name); fd = open(name); if(fd == -1) { printf("Error: \n The open file not exit! \n"); }

36、else if(fd == -2) { printf("Error: \n The file have already opened! \n"); } else if(fd == -3) { printf("Error: \n The number of open file is too much! \n"); } else if(fd == -4) { printf("Error: \n It is a direct,can not open for read or write! \n"

37、); } else { printf("Successfully opened! \n"); } show(); break; case 3://關(guān)閉文件 scanf("%s",name); flag = close(name); if(flag == -1) { printf("Error:\n The file is not opened ! \n"); } else { printf("Successfu

38、lly closed! \n"); } show(); break; case 4://寫文件 if(fd ==-1) { printf("Error:\n The file is not opened ! \n"); } else { printf("Please input the file contect:"); scanf("%s",contect); flag=write(fd,contect,strlen(contect));

39、if(flag == 0) { printf("Successfully write! \n"); } else { printf("Error:\n The disk size is not enough! \n"); } } show(); break; case 5://讀文件 if(fd ==-1) { printf("Error:\n The file is not opened ! \n"); }

40、else { flag = read(fd,contect); if(flag == 0) { for(i=0;i

41、ame); if(flag == -1) { printf("Error:\n The file not exit! \n"); } else if(flag == -2) { printf("Error:\n The file is opened,please first close it ! \n"); } else if(flag == -3) { printf("Error:\n The delete is not file ! \n"); } els

42、e { printf("Successfully delete! \n"); } show(); break; } } } 程序運(yùn)行截圖： 4. 心得體會(huì) 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我查詢了不少相關(guān)資料，不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題。用C做程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，讓我重新認(rèn)識(shí)了C的基礎(chǔ)，在新語(yǔ)言不斷出現(xiàn)并發(fā)展迅速的今天，重新體會(huì)到C的基礎(chǔ)性、重要性，以及面對(duì)過(guò)程，面對(duì)函數(shù)式的編程方式。 在對(duì)自己所編寫的源程序段的糾錯(cuò)的過(guò)程中，使我更好的理解了操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的理論知識(shí)，同時(shí)在編程時(shí)用到了模塊化的設(shè)計(jì)思想，這種編程方法可以使我們的編程更簡(jiǎn)單，可以使我們的查錯(cuò)與糾錯(cuò)變得更加方便。 總的來(lái)說(shuō)通過(guò)這次的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)使我學(xué)到了很多在平時(shí)的學(xué)習(xí)中學(xué)不到的很多東西，對(duì)操作系統(tǒng)有了更深一層的了解，同時(shí)也提高了C語(yǔ)言的能力，由于時(shí)間以及個(gè)人知識(shí)的問(wèn)題，因此有很多的地方還需要改進(jìn)。在以后的學(xué)習(xí)中還要更加努力。