操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)簡單文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).doc

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操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 小組編號(hào)： 小組成員： 一、課程設(shè)計(jì)概述： 1、題目：簡單文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 2、實(shí)現(xiàn)內(nèi)容 (1) 在內(nèi)存中開辟一個(gè)虛擬磁盤空間作為文件存儲(chǔ)分區(qū)，在其上實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的基于多級(jí)目錄的單用戶單任務(wù)系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)。在退出該文件系統(tǒng)的使用時(shí)，應(yīng)將該虛擬文件系統(tǒng)以一個(gè)Windows 文件的方式保存到磁盤上，以便下次可以再將它恢復(fù)到內(nèi)存的虛擬磁盤空間中。 (2) 文件存儲(chǔ)空間的分配可采用顯式鏈接分配或其他的辦法。 (3) 空閑磁盤空間的管理可選擇位示圖或其他的辦法。如果采用位示圖來管理文件存儲(chǔ)空間，并采用顯式鏈接分配方式，那么可以將位示圖合并到FAT中。 (4) 文件目錄結(jié)構(gòu)采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。為了簡單起見，可以不使用索引結(jié)點(diǎn)，其中的每個(gè)目錄項(xiàng)應(yīng)包含文件名、物理地址、長度等信息，還可以通過目錄項(xiàng)實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的讀和寫的保護(hù)。 (5) 要求提供以下操作命令： l my_format：對(duì)文件存儲(chǔ)器進(jìn)行格式化，即按照文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)虛擬磁盤空間進(jìn)行布局，并在其上創(chuàng)建根目錄以及用于管理文件存儲(chǔ)空間等的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 l my_mkdir：用于創(chuàng)建子目錄。 l my_rmdir：用于刪除子目錄。 l my_ls：用于顯示目錄中的內(nèi)容。 l my_cd：用于更改當(dāng)前目錄。 l my_create：用于創(chuàng)建文件。 l my_open：用于打開文件。 l my_close：用于關(guān)閉文件。 l my_write：用于寫文件。 l my_read：用于讀文件。 l my_rm：用于刪除文件。 l my_exitsys：用于退出文件系統(tǒng)。 2、 設(shè)計(jì)思路（主要算法描述、程序流程圖等）： 1．系統(tǒng)主函數(shù)main() （1）對(duì)應(yīng)命令：無 （2）命令調(diào)用格式：無 （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void main() （4）功能：系統(tǒng)主函數(shù) （5）輸入：無 （6）輸出：無 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 對(duì)前面定義的全局變量進(jìn)行初始化； ② 調(diào)用startsys()進(jìn)入文件系統(tǒng)； ③ 列出文件系統(tǒng)提供的各項(xiàng)功能及命令調(diào)用格式； ④ 顯示命令行提示符，等待用戶輸入命令； ⑤ 將用戶輸入的命令保存到一個(gè)buf中； ⑥ 對(duì)buf中的內(nèi)容進(jìn)行命令解析，并調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)執(zhí)行用戶鍵入的命令； ⑦ 如果命令不是“my_exitsys”，則命令執(zhí)行完畢后轉(zhuǎn)④。 2. 進(jìn)入文件系統(tǒng)函數(shù)startsys() （1）對(duì)應(yīng)命令：無 （2）命令調(diào)用格式：無 （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void startsys() （4）功能：由main()函數(shù)調(diào)用，進(jìn)入并初始化我們所建立的文件系統(tǒng)，以供用戶使用。 （5）輸入：無 （6）輸出：無。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 申請(qǐng)?zhí)摂M磁盤空間； ② 使用c語言的庫函數(shù)fopen()打開myfsys文件：若文件存在，則轉(zhuǎn)③；若文件不存在，則創(chuàng)建之，轉(zhuǎn)⑤ ③ 使用c語言的庫函數(shù)fread()讀入myfsys文件內(nèi)容到用戶空間中的一個(gè)緩沖區(qū)中，并判斷其開始的8個(gè)字節(jié)內(nèi)容是否為“10101010”（文件系統(tǒng)魔數(shù)），如果是，則轉(zhuǎn)④；否則轉(zhuǎn)⑤； ④ 將上述緩沖區(qū)中的內(nèi)容復(fù)制到內(nèi)存中的虛擬磁盤空間中；轉(zhuǎn)⑦ ⑤ 在屏幕上顯示“myfsys文件系統(tǒng)不存在，現(xiàn)在開始創(chuàng)建文件系統(tǒng)”信息，并調(diào)用my_format()對(duì)①中申請(qǐng)到的虛擬磁盤空間進(jìn)行格式化操作。轉(zhuǎn)⑥； ⑥ 將虛擬磁盤中的內(nèi)容保存到myfsys文件中；轉(zhuǎn)⑦ ⑦ 使用c語言的庫函數(shù)fclose()關(guān)閉myfsys文件； ⑧ 初始化用戶打開文件表，將表項(xiàng)0分配給根目錄文件使用，并填寫根目錄文件的相關(guān)信息，由于根目錄沒有上級(jí)目錄，所以表項(xiàng)中的dirno和diroff分別置為5（根目錄所在起始?jí)K號(hào)）和0；并將ptrcurdir指針指向該用戶打開文件表項(xiàng)。 ⑨ 將當(dāng)前目錄設(shè)置為根目錄。 3．磁盤格式化函數(shù)my_format() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_format （2）命令調(diào)用格式：my_format （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void my_format() （4）功能：對(duì)虛擬磁盤進(jìn)行格式化，布局虛擬磁盤，建立根目錄文件（或根目錄區(qū)）。 （5）輸入：無 （6）輸出：無。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 將虛擬磁盤第一個(gè)塊作為引導(dǎo)塊，開始的8個(gè)字節(jié)是文件系統(tǒng)的魔數(shù)，記為“10101010”；在之后寫入文件系統(tǒng)的描述信息，如FAT表大小及位置、根目錄大小及位置、盤塊大小、盤塊數(shù)量、數(shù)據(jù)區(qū)開始位置等信息； ② 在引導(dǎo)塊后建立兩張完全一樣的FAT表，用于記錄文件所占據(jù)的磁盤塊及管理虛擬磁盤塊的分配，每個(gè)FAT占據(jù)兩個(gè)磁盤塊；對(duì)于每個(gè)FAT中，前面5個(gè)塊設(shè)置為已分配，后面995個(gè)塊設(shè)置為空閑； ③ 在第二張F(tuán)AT后創(chuàng)建根目錄文件root，將數(shù)據(jù)區(qū)的第1塊（即虛擬磁盤的第6塊）分配給根目錄文件，在該磁盤上創(chuàng)建兩個(gè)特殊的目錄項(xiàng)：“.”和“..”，其內(nèi)容除了文件名不同之外，其他字段完全相同。 4．更改當(dāng)前目錄函數(shù)my_cd() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_cd （2）命令調(diào)用格式：my_cd dirname （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void my_cd(char *dirname) （4）功能：改變當(dāng)前目錄到指定的名為dirname的目錄。 （5）輸入： dirname：新的當(dāng)前目錄的目錄名； （6）輸出：無 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 調(diào)用my_open()打開指定目錄名的父目錄文件，并調(diào)用do_read()讀入該父目錄文件內(nèi)容到內(nèi)存中； ② 在父目錄文件中檢查新的當(dāng)前目錄名是否存在，如果存在則轉(zhuǎn)③，否則返回，并顯示出錯(cuò)信息； ③ 調(diào)用my_close()關(guān)閉①中打開的父目錄文件； ④ 調(diào)用my_close()關(guān)閉原當(dāng)前目錄文件； ⑤ 如果新的當(dāng)前目錄文件沒有打開，則打開該目錄文件；并將ptrcurdir指向該打開文件表項(xiàng)； ⑥ 設(shè)置當(dāng)前目錄為該目錄。 5．創(chuàng)建子目錄函數(shù)my_mkdir() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_mkdir （2）命令調(diào)用格式：my_ mkdir dirname （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void my_mkdir(char *dirname) （4）功能：在當(dāng)前目錄下創(chuàng)建名為dirname的子目錄。 （5）輸入： dirname：新建目錄的目錄名。 （6）輸出：無。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 調(diào)用do_read()讀入當(dāng)前目錄文件內(nèi)容到內(nèi)存，檢查當(dāng)前目錄下新建目錄文件是否重名，若重名則返回，并顯示錯(cuò)誤信息； ② 為新建子目錄文件分配一個(gè)空閑打開文件表項(xiàng)，如果沒有空閑表項(xiàng)則返回-1，并顯示錯(cuò)誤信息； ③ 檢查FAT是否有空閑的盤塊，如有則為新建目錄文件分配一個(gè)盤塊，否則釋放①中分配的打開文件表項(xiàng)，返回，并顯示錯(cuò)誤信息； ④ 在當(dāng)前目錄中為新建目錄文件尋找一個(gè)空閑的目錄項(xiàng)或?yàn)槠渥芳右粋€(gè)新的目錄項(xiàng);需修改當(dāng)前目錄文件的長度信息，并將當(dāng)前目錄文件的用戶打開文件表項(xiàng)中的fcbstate置為1； ⑤ 準(zhǔn)備好新建目錄文件的FCB的內(nèi)容，文件的屬性為目錄文件，以覆蓋寫方式調(diào)用do_write()將其填寫到對(duì)應(yīng)的空目錄項(xiàng)中； ⑥ 在新建目錄文件所分配到的磁盤塊中建立兩個(gè)特殊的目錄項(xiàng)“.”和“..”目錄項(xiàng)，方法是：首先在用戶空間中準(zhǔn)備好內(nèi)容，然后以截?cái)鄬懟蛘吒采w寫方式調(diào)用do_write()將其寫到③中分配到的磁盤塊中； ⑦ 返回。 6．刪除子目錄函數(shù)rmdir() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_ rmdir （2）命令調(diào)用格式：my_ rmdir dirname （1）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void my_rmdir(char *dirname) （2）功能：在當(dāng)前目錄下刪除名為dirname的子目錄。 （3）輸入： dirname：欲刪除目錄的目錄名。 （4）輸出：無。 （5）函數(shù)需完成的工作： ① 調(diào)用do_read()讀入當(dāng)前目錄文件內(nèi)容到內(nèi)存，檢查當(dāng)前目錄下欲刪除目錄文件是否存在，若不存在則返回，并顯示錯(cuò)誤信息； ② 檢查欲刪除目錄文件是否為空（除了“.”和“..”外沒有其他子目錄和文件），可根據(jù)其目錄項(xiàng)中記錄的文件長度來判斷，若不為空則返回，并顯示錯(cuò)誤信息； ③ 檢查該目錄文件是否已經(jīng)打開，若已打開則調(diào)用my_close()關(guān)閉掉； ④ 回收該目錄文件所占據(jù)的磁盤塊，修改FAT； ⑤ 從當(dāng)前目錄文件中清空該目錄文件的目錄項(xiàng)，且free字段置為0：以覆蓋寫方式調(diào)用do_write()來實(shí)現(xiàn)； ⑥ 修改當(dāng)前目錄文件的用戶打開表項(xiàng)中的長度信息，并將表項(xiàng)中的fcbstate置為1； ⑦ 返回。 7．顯示目錄函數(shù)my_ls() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_ls （2）命令調(diào)用格式：my_ls （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void my_ls(void) （4）功能：顯示當(dāng)前目錄的內(nèi)容（子目錄和文件信息）。 （5）輸入：無 （6）輸出：無 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 調(diào)用do_read()讀出當(dāng)前目錄文件內(nèi)容到內(nèi)存； ② 將讀出的目錄文件的信息按照一定的格式顯示到屏幕上； ③ 返回。 8．創(chuàng)建文件函數(shù)my_create() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_create （2）命令調(diào)用格式：my_create filename （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：int my_create (char *filename) （4）功能：創(chuàng)建名為filename的新文件。 （5）輸入： filename：新建文件的文件名，可能包含路徑。 （6）輸出：若創(chuàng)建成功，返回該文件的文件描述符（文件打開表中的數(shù)組下標(biāo)）；否則返回-1。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 為新文件分配一個(gè)空閑打開文件表項(xiàng)，如果沒有空閑表項(xiàng)則返回-1，并顯示錯(cuò)誤信息； ② 若新文件的父目錄文件還沒有打開，則調(diào)用my_open()打開；若打開失敗，則釋放①中為新建文件分配的空閑文件打開表項(xiàng)，返回-1，并顯示錯(cuò)誤信息； ③ 調(diào)用do_read()讀出該父目錄文件內(nèi)容到內(nèi)存，檢查該目錄下新文件是否重名，若重名則釋放①中分配的打開文件表項(xiàng)，并調(diào)用my_close()關(guān)閉②中打開的目錄文件；然后返回-1，并顯示錯(cuò)誤信息； ④ 檢查FAT是否有空閑的盤塊，如有則為新文件分配一個(gè)盤塊，否則釋放①中分配的打開文件表項(xiàng)，并調(diào)用my_close()關(guān)閉②中打開的目錄文件；返回-1，并顯示錯(cuò)誤信息； ⑤ 在父目錄中為新文件尋找一個(gè)空閑的目錄項(xiàng)或?yàn)槠渥芳右粋€(gè)新的目錄項(xiàng);需修改該目錄文件的長度信息，并將該目錄文件的用戶打開文件表項(xiàng)中的fcbstate置為1； ⑥ 準(zhǔn)備好新文件的FCB的內(nèi)容，文件的屬性為數(shù)據(jù)文件，長度為0，以覆蓋寫方式調(diào)用do_write()將其填寫到⑤中分配到的空目錄項(xiàng)中； ⑦ 為新文件填寫①中分配到的空閑打開文件表項(xiàng)，fcbstate字段值為0，讀寫指針值為0； ⑧ 調(diào)用my_close()關(guān)閉②中打開的父目錄文件； ⑨ 將新文件的打開文件表項(xiàng)序號(hào)作為其文件描述符返回。 9．刪除文件函數(shù)my_rm() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_rm （2）命令調(diào)用格式：my_rm filename （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void my_rm(char *filename) （4）功能：刪除名為filename的文件。 （5）輸入： filename：欲刪除文件的文件名，可能還包含路徑。 （6）輸出：無。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 若欲刪除文件的父目錄文件還沒有打開，則調(diào)用my_open()打開；若打開失敗，則返回，并顯示錯(cuò)誤信息； ② 調(diào)用do_read()讀出該父目錄文件內(nèi)容到內(nèi)存，檢查該目錄下欲刪除文件是否存在，若不存在則返回，并顯示錯(cuò)誤信息； ③ 檢查該文件是否已經(jīng)打開，若已打開則關(guān)閉掉； ④ 回收該文件所占據(jù)的磁盤塊，修改FAT； ⑤ 從文件的父目錄文件中清空該文件的目錄項(xiàng)，且free字段置為0：以覆蓋寫方式調(diào)用do_write()來實(shí)現(xiàn)；； ⑥ 修改該父目錄文件的用戶打開文件表項(xiàng)中的長度信息，并將該表項(xiàng)中的fcbstate置為1； ⑦ 返回。 10．打開文件函數(shù)my_open() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_open （2）命令調(diào)用格式：my_open filename （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：int my_open(char *filename) （4）功能：打開當(dāng)前目錄下名為filename的文件。 （5）輸入： filename：欲打開文件的文件名 （6）輸出：若打開成功，返回該文件的描述符（在用戶打開文件表中表項(xiàng)序號(hào)）；否則返回-1。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 檢查該文件是否已經(jīng)打開，若已打開則返回-1，并顯示錯(cuò)誤信息； ② 調(diào)用do_read()讀出父目錄文件的內(nèi)容到內(nèi)存，檢查該目錄下欲打開文件是否存在，若不存在則返回-1，并顯示錯(cuò)誤信息； ③ 檢查用戶打開文件表中是否有空表項(xiàng)，若有則為欲打開文件分配一個(gè)空表項(xiàng)，若沒有則返回-1，并顯示錯(cuò)誤信息； ④ 為該文件填寫空白用戶打開文件表表項(xiàng)內(nèi)容，讀寫指針置為0； ⑤ 將該文件所分配到的空白用戶打開文件表表項(xiàng)序號(hào)（數(shù)組下標(biāo)）作為文件描述符fd返回。 11．關(guān)閉文件函數(shù)my_close() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_close （2）命令調(diào)用格式：my_close fd （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void my_close(int fd) （4）功能：關(guān)閉前面由my_open()打開的文件描述符為fd的文件。 （5）輸入： fd：文件描述符。 （6）輸出：無。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 檢查fd的有效性（fd不能超出用戶打開文件表所在數(shù)組的最大下標(biāo)），如果無效則返回-1； ② 檢查用戶打開文件表表項(xiàng)中的fcbstate字段的值，如果為1則需要將該文件的FCB的內(nèi)容保存到虛擬磁盤上該文件的目錄項(xiàng)中，方法是：打開該文件的父目錄文件，以覆蓋寫方式調(diào)用do_write()將欲關(guān)閉文件的FCB寫入父目錄文件的相應(yīng)盤塊中； ③ 回收該文件占據(jù)的用戶打開文件表表項(xiàng)（進(jìn)行清空操作），并將topenfile字段置為0； ④ 返回。 12．寫文件函數(shù)my_write() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_write （2）命令調(diào)用格式：my_write fd （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：int my_write(int fd) （4）功能：將用戶通過鍵盤輸入的內(nèi)容寫到fd所指定的文件中。磁盤文件的讀寫操作都必須以完整的數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行，在寫操作時(shí)，先將數(shù)據(jù)寫在緩沖區(qū)中，緩沖區(qū)的大小與磁盤塊的大小相同，然后再將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)一次性寫到磁盤塊中；讀出時(shí)先將一個(gè)磁盤塊中的內(nèi)容讀到緩沖區(qū)中，然后再傳送到用戶區(qū)。本實(shí)例為了簡便起見，沒有設(shè)置緩沖區(qū)管理，只是在讀寫文件時(shí)由用戶使用malloc()申請(qǐng)一塊空間作為緩沖區(qū)，讀寫操作結(jié)束后使用free()釋放掉。 寫操作常有三種方式：截?cái)鄬憽⒏采w寫和追加寫。截?cái)鄬懯欠艞壴瓉砦募膬?nèi)容，重新寫文件；覆蓋寫是修改文件在當(dāng)前讀寫指針?biāo)傅奈恢瞄_始的部分內(nèi)容；追加寫是在原文件的最后添加新的內(nèi)容。在本實(shí)例中，輸入寫文件命令后，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)提示讓用戶選擇其中的一種寫方式，并將隨后鍵盤輸入的內(nèi)容按照所選的方式寫到文件中，鍵盤輸入內(nèi)容通過CTR+Z鍵（或其他設(shè)定的鍵）結(jié)束。 （5）輸入： fd： open()函數(shù)的返回值，文件的描述符； （6）輸出：實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 檢查fd的有效性（fd不能超出用戶打開文件表所在數(shù)組的最大下標(biāo)），如果無效則返回-1，并顯示出錯(cuò)信息； ② 提示并等待用戶輸入寫方式：（1：截?cái)鄬懀?：覆蓋寫；3：追加寫） ③ 如果用戶要求的寫方式是截?cái)鄬?，則釋放文件除第一塊外的其他磁盤空間內(nèi)容（查找并修改FAT表），將內(nèi)存用戶打開文件表項(xiàng)中文件長度修改為0，將讀寫指針置為0并轉(zhuǎn)④；如果用戶要求的寫方式是追加寫，則修改文件的當(dāng)前讀寫指針位置到文件的末尾，并轉(zhuǎn)④；如果寫方式是覆蓋寫，則直接轉(zhuǎn)④； ④ 提示用戶：整個(gè)輸入內(nèi)容通過CTR+Z鍵（或其他設(shè)定的鍵）結(jié)束；用戶可分多次輸入寫入內(nèi)容，每次用回車結(jié)束； ⑤ 等待用戶從鍵盤輸入文件內(nèi)容，并將用戶的本次輸入內(nèi)容保存到一臨時(shí)變量text[]中，要求每次輸入以回車結(jié)束，全部結(jié)束用CTR+Z鍵（或其他設(shè)定的鍵）； ⑥ 調(diào)用do_write()函數(shù)將通過鍵盤鍵入的內(nèi)容寫到文件中。 ⑦ 如果do_write()函數(shù)的返回值為非負(fù)值，則將實(shí)際寫入字節(jié)數(shù)增加do_write()函數(shù)返回值，否則顯示出錯(cuò)信息，并轉(zhuǎn)⑨； ⑧ 如果text[]中最后一個(gè)字符不是結(jié)束字符CTR+Z，則轉(zhuǎn)⑦繼續(xù)進(jìn)行寫操作；否則轉(zhuǎn)⑨； ⑨ 如果當(dāng)前讀寫指針位置大于用戶打開文件表項(xiàng)中的文件長度，則修改打開文件表項(xiàng)中的文件長度信息，并將fcbstate置1； ⑩ 返回實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)。 13．實(shí)際寫文件函數(shù)do_write() （1）對(duì)應(yīng)命令：無 （2）命令調(diào)用格式：無 （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：int my_write(int fd，char *text，int len，char wstyle) （4）功能：被寫文件函數(shù)my_write()調(diào)用，用來將鍵盤輸入的內(nèi)容寫到相應(yīng)的文件中去。 （5）輸入： fd： open()函數(shù)的返回值，文件的描述符； text：指向要寫入的內(nèi)容的指針； len：本次要求寫入字節(jié)數(shù) wstyle：寫方式 （6）輸出：實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 用malloc()申請(qǐng)1024B的內(nèi)存空間作為讀寫磁盤的緩沖區(qū)buf，申請(qǐng)失敗則返回-1，并顯示出錯(cuò)信息； ② 將讀寫指針轉(zhuǎn)化為邏輯塊塊號(hào)和塊內(nèi)偏移off，并利用打開文件表表項(xiàng)中的首塊號(hào)及FAT表的相關(guān)內(nèi)容將邏輯塊塊號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的磁盤塊塊號(hào)blkno；如果找不到對(duì)應(yīng)的磁盤塊，則需要檢索FAT為該邏輯塊分配一新的磁盤塊，并將對(duì)應(yīng)的磁盤塊塊號(hào)blkno登記到FAT中，若分配失敗，則返回-1，并顯示出錯(cuò)信息； ③ 如果是覆蓋寫，或者如果當(dāng)前讀寫指針?biāo)鶎?duì)應(yīng)的塊內(nèi)偏移off不等于0，則將塊號(hào)為blkno的虛擬磁盤塊全部1024B的內(nèi)容讀到緩沖區(qū)buf中；否則便用ASCII碼0清空buf； ④ 將text中未寫入的內(nèi)容暫存到緩沖區(qū)buff的第off字節(jié)開始的位置，直到緩沖區(qū)滿，或者接收到結(jié)束字符CTR+Z為止；將本次寫入字節(jié)數(shù)記錄到tmplen中； ⑤ 將buf中1024B的內(nèi)容寫入到塊號(hào)為blkno的虛擬磁盤塊中； ⑥將當(dāng)前讀寫指針修改為原來的值加上tmplen；并將本次實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)增加tmplen； ⑦ 如果tmplen小于len，則轉(zhuǎn)②繼續(xù)寫入；否則轉(zhuǎn)⑧； ⑧ 返回本次實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)。 14．讀文件函數(shù)my_read() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_read （2）命令調(diào)用格式：my_read fd len （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：int myread (int fd, int len) （4）功能：讀出指定文件中從讀寫指針開始的長度為len的內(nèi)容到用戶空間中。 （5）輸入： fd： open()函數(shù)的返回值，文件的描述符； len: 要從文件中讀出的字節(jié)數(shù)。 （6）輸出：實(shí)際讀出的字節(jié)數(shù)。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 定義一個(gè)字符型數(shù)組text[len]，用來接收用戶從文件中讀出的文件內(nèi)容； ② 檢查fd的有效性（fd不能超出用戶打開文件表所在數(shù)組的最大下標(biāo)），如果無效則返回-1，并顯示出錯(cuò)信息； ③ 調(diào)用do_read()將指定文件中的len字節(jié)內(nèi)容讀出到text[]中； ④ 如果do_read()的返回值為負(fù)，則顯示出錯(cuò)信息；否則將text[]中的內(nèi)容顯示到屏幕上； ⑤ 返回。 15．實(shí)際讀文件函數(shù)do_read() （1）對(duì)應(yīng)命令：無 （2）命令調(diào)用格式：無 （3）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：int do_read (int fd, int len,char *text) （4）功能：被my_read()調(diào)用，讀出指定文件中從讀寫指針開始的長度為len的內(nèi)容到用戶空間的text中。 （5）輸入： fd： open()函數(shù)的返回值，文件的描述符； len: 要求從文件中讀出的字節(jié)數(shù)。 text：指向存放讀出數(shù)據(jù)的用戶區(qū)地址 （6）輸出：實(shí)際讀出的字節(jié)數(shù)。 （7）函數(shù)需完成的工作： ① 使用malloc()申請(qǐng)1024B空間作為緩沖區(qū)buf，申請(qǐng)失敗則返回-1，并顯示出錯(cuò)信息； ② 將讀寫指針轉(zhuǎn)化為邏輯塊塊號(hào)及塊內(nèi)偏移量off，利用打開文件表表項(xiàng)中的首塊號(hào)查找FAT表，找到該邏輯塊所在的磁盤塊塊號(hào)；將該磁盤塊塊號(hào)轉(zhuǎn)化為虛擬磁盤上的內(nèi)存位置； ③ 將該內(nèi)存位置開始的1024B（一個(gè)磁盤塊）內(nèi)容讀入buf中； ④ 比較buf中從偏移量off開始的剩余字節(jié)數(shù)是否大于等于應(yīng)讀寫的字節(jié)數(shù)len，如果是，則將從off開始的buf中的len長度的內(nèi)容讀入到text[]中；否則，將從off開始的buf中的剩余內(nèi)容讀入到text[]中； ⑤ 將讀寫指針增加④中已讀字節(jié)數(shù)，將應(yīng)讀寫的字節(jié)數(shù)len減去④中已讀字節(jié)數(shù)，若len大于0，則轉(zhuǎn)②；否則轉(zhuǎn)⑥； ⑥ 使用free()釋放①中申請(qǐng)的buf。 ⑦ 返回實(shí)際讀出的字節(jié)數(shù)。 16. 退出文件系統(tǒng)函數(shù)my_exitsys() （1）對(duì)應(yīng)命令：my_exitsys （2）命令調(diào)用格式：my_ exitsys （1）函數(shù)設(shè)計(jì)格式：void my_exitsys() （2）功能：退出文件系統(tǒng)。 （3）輸入：無 （4）輸出：無。 （5）函數(shù)需完成的工作： ① 使用C庫函數(shù)fopen()打開磁盤上的myfsys文件； ② 將虛擬磁盤空間中的所有內(nèi)容保存到磁盤上的myfsys文件中； ③ 使用c語言的庫函數(shù)fclose()關(guān)閉myfsys文件； ④ 撤銷用戶打開文件表，釋放其內(nèi)存空間 ⑤ 釋放虛擬磁盤空間。 程序啟動(dòng) 流程圖 文件系統(tǒng)是否存在 加載文件系統(tǒng) 是 否 創(chuàng)建文件系統(tǒng)，并格式化 等待用戶命令輸入 用戶輸入命令 my_exitsys my_open my_rm my_create my_ls …… 3、 程序?qū)崿F(xiàn)代碼： #include #include #include #include #define BLOCKSIZE 1024 // 磁盤塊大小 #define SIZE 1024000 // 虛擬磁盤空間大小 #define END 65535 // FAT中的文件結(jié)束標(biāo)志 #define FREE 0 // FAT中盤塊空閑標(biāo)志 #define ROOTBLOCKNUM 2 // 根目錄區(qū)所占盤塊數(shù) #define MAXOPENFILE 10 // 最多同時(shí)打開文件個(gè)數(shù)t #define MAXTEXT 10000 /* 文件控制塊 */ typedef struct FCB{ char filename[8]; // 文件名 char exname[3]; // 文件擴(kuò)展名 unsigned char attribute; // 文件屬性字段，值為0時(shí)表示目錄文件，值為1時(shí)表示數(shù)據(jù)文件 unsigned short time; // 文件創(chuàng)建時(shí)間 unsigned short date; // 文件創(chuàng)建日期 unsigned short first; // 文件起始盤塊號(hào) unsigned long length; // 文件長度 char free; // 表示目錄項(xiàng)是否為空，若值為0，表示空，值為1，表示已分配 }fcb; /* 文件分配表 */ typedef struct FAT { unsigned short id; // 磁盤塊的狀態(tài)（空閑的，最后的，下一個(gè)） }fat; /* 用戶打開文件表 */ typedef struct USEROPEN { char filename[8]; // 文件名 char exname[3]; // 文件擴(kuò)展名 unsigned char attribute;//文件屬性字段，值為0時(shí)表示目錄文件，值為1時(shí)表示數(shù)據(jù)文件 unsigned short time; // 文件創(chuàng)建時(shí)間 unsigned short date; // 文件創(chuàng)建日期 unsigned short first; // 文件起始盤塊號(hào) unsigned long length;//文件長度（對(duì)數(shù)據(jù)文件是字節(jié)數(shù)，對(duì)目錄文件可以是目錄項(xiàng)個(gè)數(shù)） char free; // 表示目錄項(xiàng)是否為空，若值為0，表示空，值為1，表示已分配 unsigned short dirno; // 相應(yīng)打開文件的目錄項(xiàng)在父目錄文件中的盤塊號(hào) int diroff; // 相應(yīng)打開文件的目錄項(xiàng)在父目錄文件的dirno盤塊中的目錄項(xiàng)序號(hào) char dir[80]; // 相應(yīng)打開文件所在的路徑名，這樣方便快速檢查出指定文件是否已經(jīng)打開 int father; // 父目錄在打開文件表項(xiàng)的位置 int count; // 讀寫指針在文件中的位置,文件的總字符數(shù) char fcbstate; // 是否修改了文件的FCB的內(nèi)容，如果修改了置為1，否則為0 char topenfile; // 表示該用戶打開表項(xiàng)是否為空，若值為0，表示為空，否則表示已被某打開文件占據(jù) }useropen; /* 引導(dǎo)塊 */ typedef struct BLOCK0 { char magic[10]; // 文件系統(tǒng)魔數(shù) char information[200];//存儲(chǔ)一些描述信息，如磁盤塊大小、磁盤塊數(shù)量、最多打開文件數(shù)等 unsigned short root; // 根目錄文件的起始盤塊號(hào) unsigned char *startblock; // 虛擬磁盤上數(shù)據(jù)區(qū)開始位置 }block0; unsigned char *myvhard; // 指向虛擬磁盤的起始地址 useropen openfilelist[MAXOPENFILE]; // 用戶打開文件表數(shù)組 int curdir; // 用戶打開文件表中的當(dāng)前目錄所在打開文件表項(xiàng)的位置 char currentdir[80]; // 記錄當(dāng)前目錄的目錄名（包括目錄的路徑） unsigned char* startp; // 記錄虛擬磁盤上數(shù)據(jù)區(qū)開始位置 char myfilename[] = "myfilesys";//文件系統(tǒng)的文件名 void startsys(); // 進(jìn)入文件系統(tǒng) void my_format(); // 磁盤格式化 void my_cd(char *dirname); // 更改當(dāng)前目錄 void my_mkdir(char *dirname); // 創(chuàng)建子目錄 void my_rmdir(char *dirname); // 刪除子目錄 void my_ls(); // 顯示目錄 void my_create (char *filename); // 創(chuàng)建文件 void my_rm(char *filename); // 刪除文件 int my_open(char *filename); // 打開文件 int my_close(int fd); // 關(guān)閉文件 int my_write(int fd); // 寫文件 int do_write(int fd, char *text, int len, char wstyle); // 實(shí)際寫文件 int my_read (int fd, int len); // 讀文件 int do_read (int fd, int len,char *text); // 實(shí)際讀文件 void my_exitsys(); // 退出文件系統(tǒng) unsigned short findblock(); // 尋找空閑盤塊 int findopenfile(); // 尋找空閑文件表項(xiàng) void startsys() { FILE *fp; unsigned char buf[SIZE]; fcb *root; int i; myvhard = (unsigned char *)malloc(SIZE);//申請(qǐng)?zhí)摂M磁盤空間 memset(myvhard, 0, SIZE);//將myvhard中前SIZE個(gè)字節(jié)用 0 替換并返回 myvhard if((fp = fopen(myfilename, "r")) != NULL) { fread(buf, SIZE, 1, fp);//將二進(jìn)制文件讀取到緩沖區(qū) fclose(fp); if(strcmp(((block0 *)buf)->magic, "10101010")) { printf("myfilesys is not exist,begin to creat the file...\n"); my_format(); } else { for(i = 0; i < SIZE; i++) myvhard[i] = buf[i]; } } else { printf("myfilesys is not exist,begin to creat the file...\n"); my_format(); } root = (fcb *)(myvhard + 5 * BLOCKSIZE); strcpy(openfilelist[0].filename, root->filename); strcpy(openfilelist[0].exname, root->exname); openfilelist[0].attribute = root->attribute; openfilelist[0].time = root->time; openfilelist[0].date = root->date; openfilelist[0].first = root->first; openfilelist[0].length = root->length; openfilelist[0].free = root->free; openfilelist[0].dirno = 5; openfilelist[0].diroff = 0; strcpy(openfilelist[0].dir, "\\root\\"); openfilelist[0].father = 0; openfilelist[0].count = 0; openfilelist[0].fcbstate = 0; openfilelist[0].topenfile = 1; for(i = 1; i < MAXOPENFILE; i++) openfilelist[i].topenfile = 0; curdir = 0; strcpy(currentdir, "\\root\\"); startp = ((block0 *)myvhard)->startblock; } void my_format() { FILE *fp; fat *fat1, *fat2; block0 *blk0; time_t now; struct tm *nowtime; fcb *root; int i; blk0 = (block0 *)myvhard; fat1 = (fat *)(myvhard + BLOCKSIZE); fat2 = (fat *)(myvhard + 3 * BLOCKSIZE); root = (fcb *)(myvhard + 5 * BLOCKSIZE); strcpy(blk0->magic, "10101010"); strcpy(blk0->information, "My FileSystem Ver 1.0 \n Blocksize=1KB Whole size=1000KB Blocknum=1000 RootBlocknum=2\n"); blk0->root = 5; blk0->startblock = (unsigned char *)root; for(i = 0; i < 5; i++) { fat1->id = END; fat2->id = END; fat1++; fat2++; } fat1->id = 6; fat2->id = 6; fat1++; fat2++; fat1->id = END; fat2->id = END; fat1++; fat2++; for(i = 7; i < SIZE / BLOCKSIZE; i++) { fat1->id = FREE; fat2->id = FREE; fat1++; fat2++; } now = time(NULL); nowtime = localtime(&now); strcpy(root->filename, "."); strcpy(root->exname, ""); root->attribute = 0x28; root->time = nowtime->tm_hour * 2048 + nowtime->tm_min * 32 + nowtime->tm_sec / 2; root->date = (nowtime->tm_year - 80) * 512 + (nowtime->tm_mon + 1) * 32 + nowtime->tm_mday; root->first = 5; root->length = 2 * sizeof(fcb); root->free = 1; root++; now = time(NULL); nowtime = localtime(&now); strcpy(root->filename, ".."); strcpy(root->exname, ""); root->attribute = 0x28; root->time = nowtime->tm_hour * 2048 + nowtime->tm_min * 32 + nowtime->tm_sec / 2; root->date = (nowtime->tm_year - 80) * 512 + (nowtime->tm_mon + 1) * 32 + nowtime->tm_mday; root->first = 5; root->length = 2 * sizeof(fcb); root->free = 1; fp = fopen(myfilename, "w"); fwrite(myvhard, SIZE, 1, fp); fclose(fp); } void my_cd(char *dirname) { char *dir; int fd; dir = strtok(dirname, "\\");//分解字符串為一組字符串。dirname為要分解的字符串，"\\"為分隔符字符串 if(strcmp(dir, ".") == 0) return; else if(strcmp(dir, "..") == 0) { if(curdir) curdir = my_close(curdir); return; } else if(strcmp(dir, "root") == 0) { while(curdir) curdir = my_close(curdir); dir = strtok(NULL, "\\"); } while(dir) { fd = my_open(dir); if(fd != -1) curdir = fd; else return; dir = strtok(NULL, "\\"); } } void my_mkdir(char *dirname) { fcb *fcbptr; fat *fat1, *fat2; time_t now; struct tm *nowtime; char text[MAXTEXT]; unsigned short blkno; int rbn, fd, i; fat1 = (fat *)(myvhard + BLOCKSIZE); fat2 = (fat *)(myvhard + 3 * BLOCKSIZE); openfilelist[curdir].count = 0; rbn = do_read(curdir, openfilelist[curdir].length, text); fcbptr = (fcb *)text; for(i = 0; i < rbn / sizeof(fcb); i++)//在當(dāng)前目錄下找，是否有重名目錄 { if(strcmp(fcbptr->filename, dirname) == 0 && strcmp(fcbptr->exname, "") == 0) { printf("Error,the dirname is already exist!\n"); return; } fcbptr++; } fcbptr = (fcb *)text; for(i = 0; i < rbn / sizeof(fcb); i++) { if(fcbptr->free == 0) break; fcbptr++; } blkno = findblock();//尋找空閑盤塊 if(blkno == -1) return; (fat1 + blkno)->id = END; (fat2 + blkno)->id = END; now = time(NULL); nowtime = localtime(&now); strcpy(fcbptr->filename, dirname); strcpy(fcbptr->exname, ""); fcbptr->attribute = 0x30; fcbptr->time = nowtime->tm_hour * 2048 + nowtime->tm_min * 32 + nowtime->tm_sec / 2; fcbptr->date = (nowtime->tm_year - 80) * 512 + (nowtime->tm_mon + 1) * 32 + nowtime->tm_mday; fcbptr->first = blkno; fcbptr->length = 2 * sizeof(fcb); fcbptr->free = 1; openfilelist[curdir].count = i * sizeof(fcb);//把當(dāng)前目錄的文件讀寫指針定位到文件末尾 do_write(curdir, (char *)fcbptr, sizeof(fcb), 2);//從指針fcbptr開始寫一個(gè)fcb大小的內(nèi)容到當(dāng)前目錄文件末尾 fd = my_open(dirname);//返回新建立的目錄文件在用戶打開文件數(shù)組的下標(biāo) if(fd == -1) return; fcbptr = (fcb *)malloc(sizeof(fcb));//建立新目錄的.,..目錄 now = time(NULL); nowtime = localtime(&now); strcpy(fcbptr->filename, "."); strcpy(fcbptr->exname, ""); fcbptr->attribute = 0x28; fcbptr->time = nowtime->tm_hour * 2048 + nowtime->tm_min * 32 + nowtime->tm_sec / 2; fcbptr->date = (nowtime->tm_year - 80) * 512 + (nowtime->tm_mon + 1) * 32 + nowtime->tm_mday; fcbptr->first = blkno; fcbptr->length = 2 * sizeof(fcb); fcbptr->free = 1; do_write(fd, (char *)fcbptr, sizeof(fcb), 2); now = time(NULL); nowtime = localtime(&now); strcpy(fcbptr->filename, ".."); strcpy(fcbptr->exname, ""); fcbptr->attribute = 0x28; fcbptr->time = nowtime->tm_hour * 2048 + nowtime->tm_min * 32 + nowtime->tm_sec / 2; fcbptr->date = (nowtime->tm_year - 80) * 512 + (nowtime->tm_mon + 1) * 32 + nowtime->tm_mday; fcbptr->first = blkno; fcbptr->length = 2 * sizeof(fcb); fcbptr->free = 1; do_write(fd, (char *)fcbptr, sizeof(fcb), 2); free(fcbptr); my_close(fd); fcbptr = (fcb *)text; fcbptr->length = openfilelist[curdir].length; openfilelist[curdir].count = 0; do_write(curdir, (char *)fcbptr, sizeof(fcb), 2);//更新當(dāng)前目錄文件的內(nèi)容 openfilelist[curdir].fcbstate = 1; } void my_rmdir(char *dirname) { fcb *fcbptr,*fcbptr2; fat *fat1, *fat2, *fatptr1, *fatptr2; char text[MAXTEXT], text2[MAXTEXT]; unsigned short blkno; int rbn, rbn2, fd, i, j; fat1 = (fat *)(myvhard + BLOCKSIZE); fat2 = (fat *)(myvhard + 3 * BLOCKSIZE); if(strcmp(dirname, ".") == 0 || strcmp(dirname, "..") == 0) { printf("Error,cant remove this directory.\n"); return; } openfilelist[curdir].count = 0; rbn = do_read(curdir, openfilelist[curdir].length, text); fcbptr = (f