虚拟文件系统的实现.docx

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虚拟文件系统的实现

渤海大学

操作系统课程设计

实验报告书

题目：

虚拟文件系统的实现

题目编号：

院系：

软件服务与外包学院

班级：

11级2班

小组成员：

陈镜欢

学号：

111810040

王晨

学号：

111810035

2013-06-30

一、课程设计任务划分

陈镜欢：

主要编写代码熟悉课题的任务和要求，查阅相关文献和资料，并做好编码准备，调试，验收

王晨：

程序编码、调试和测试，书写报告

二、基本原理

2.1主要操作函数

intcreate（char*name）;

intopen（char*name）;

intclose（char*name）;

intwrite（intfd,char*buf,intlen）;

intread（intfd,char*buf）;

intdel（char*name）;

intmkdir（char*name）;

intrmdir（char*name）;

voiddir（）;

intcd（char*name）;

voidprint（）;

voidshow（）;

2.2数据结构

structfatitem/*size8*/

{

intitem;/*存放文件下一个磁盘的指针*/

charem_disk;/*磁盘块是否空闲标志位0空闲*/

};

structdirect

{

/*-----文件控制快信息-----*/

structFCB

{

charname[9];/*文件/目录名8位*/

charproperty;/*属性1位目录0位普通文件*/

intsize;/*文件/目录字节数、盘块数）*/

intfirstdisk;/*文件/目录起始盘块号*/

intnext;/*子目录起始盘块号*/

intsign;/*1是根目录0不是根目录*/

}directitem[MSD+2];

};

structopentable

{

structopenttableitem

{

charname[9];/*文件名*/

intfirstdisk;/*起始盘块号*/

intsize;/*文件的大小*/

}openitem[MOFN];

intcur_size;/*当前打文件的数目*/

};

2.3算法流程图

三、基本思路

3.1设计简介

本系统是模拟实现多用户多目录的文件系统,在系统出现登录后,输入用户与口令,在用户登录系统后,可建立文件卷,将用户输入的文件保存在指定的文件中。

系统的命令与其命令的具体实现，此模拟系统共提供了上述命令,并根据命令的含义与要求,用C++编程来完成所有具体操作。

该系统可以模拟完成用户的登陆和验证,列出文件和目录,新建目录,改变目录,创立和编写文件,删除文件和退出系统等功能

3.2设计方案论述

本文件系统采用两级目录，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。

首先应确定文件系统的数据结构：

主目录、子目录及活动文件等。

主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。

用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。

如：

file0,file1,file2…并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。

3.3文件基本操作

创建文件：

创建一个新文件时，系统首先要为新文件申请必要的外存空间，并在FAT中为文件分配一个目录项。

目录项中应记录新建文件的文件名、文件总容量、当前已经使用的容量、文件属性、文件在磁盘中的起始位置。

删除文件：

当已不在需要某文件时，可将它从文件系统中删除。

在删除时，首先在FAT的文件链表中找到与该文件对应的文件结点，然后确认文件是否处于关闭状态，若以上条件都满足，则系统就可以把结点从文件链表中删除，然后回收改结点对应的磁盘空间。

打开文件：

只有处于打开状态的文件才能被读取、写入、重复关闭且不能被删除。

关闭文件：

只有处于关闭状态的文件才能被删除，且不能被重复关闭。

列文件目录：

用户只能获取自己建立的文件或其他用户共享的文件的列表,并可以查看所用户建立的文件列表。

写文件：

用户可以把相关数据写入到用户自定义的文件中（磁盘上）；待写文件必须处于打开状态，且不能是其他用户共享的文件。

读文件：

用户可以把文件中存储的数据读取出来；待读文件必须处于打开状态；用户既可以读取自己建立的文件，也可以读取其他用户共享的文件。

建子目录：

输入目录名，若存在于该文件名相同的目录，这创建失败；若无，则查找空闲的磁盘，将该磁盘置为分配状态，填写目录项，分配地址后，子目录创建成功。

删除目录：

输入名字，查找是否存在该文件或目录，若为文件，则不能删除；若存在，找到起始盘块号，并将其释放，修改目录项，删除成功。

四、调试及实验结果

（1）login用户登录

（2）mkdir创建子目录

（3）cd进出目录

（4）create创建文件

（5）close关闭文件

（6）open打开文件

（7）write写文件

（8）read读文件

（9）dir列目录

（10）delete删除文件

（11）rmdir删除子目录

运行结果分析

从上述运行过程可以看出，用户登录系统后，界面将显示文件或目录的基本操作，然后根据相应操作，完成系统的基本要求。

本次程序的运行结果与预期结果最终达到了一致。

自运行阶段，虽然每次都能得到运行结果，但是操作界面有时不是很完美，于是通过修改程序代码，不断执行程序，进行完善，直到得出满意的操作界面为止。

在该过程中，验证了本次课程设计所要求的基本功能，虽然有些操作不是很完善，但大体上都能实现。

其中最令我不满意的是dir功能。

该功能只是列出目录名，不能显示目录其他信息，是本次课程设计最大败笔。

五、个人体会

课程设计是对我们平时学习的一种考察，我们要正确地对待。

不断地锻炼自己动手动脑的能力、把知识赋予实践就是我们学习的目标！

既然学校给我们这么好的机会，让我们自己在实验室作操作，我们应该好好抓住机会，把我们平时学习的东西用自己的作品展现出来。

这次，给了我们充分锻炼的机会。

我们会用自己学到的东西的设计出一副好的作品。

而对于我们来说，这种最灵活的知识却是最难掌握的。

也因为对其基本知识掌握的不好，在这一次的设计过程中遇到很多的困难，特别是物理盘块和逻辑文件之间的对应。

在经过与同学进行沟通和交流并反复的测试之后，才明白了设计的函数，而且完善了部分函数的主要功能。

通过两星期的操作系统课程设计实习，让我们对Linux文件系统有了深层次的了解和掌握，也通过了自己的能力体会到了编程的乐趣。

最重要的是学会了关于设计分析和以前C语言学习过程中没有及时巩固的知识，对C程序设计又有了更进一步的认识，对一些细节的结构体语句有了更深刻的理解。

所以这是一次很难得的实践机会，让我们真正用心编程，学到了课本以外更深刻更重要的实践经验。

非常感谢老师提供这次机会，在这个课程设计过程中我受益匪浅，希望以后在这样的锻炼中不断成长，提高自己各方面的能力，我们相信通过我们以后很加刻苦的学习，我们会更加热爱我们的专业课程。

附录

主要代码源程序：

#include

#include

#include

#defineMEM_D_SIZE1024*1024//总磁盘空间为M

#defineDISKSIZE1024//磁盘块的大小K

#defineDISK_NUM1024//磁盘块数目K

#defineFATSIZEDISK_NUM*sizeof（structfatitem）//FAT表大小

#defineROOT_DISK_NOFATSIZE/DISKSIZE+1//根目录起始盘块号

#defineROOT_DISK_SIZEsizeof（structdirect）//根目录大小

#defineDIR_MAXSIZE1024//路径最大长度为KB

#defineMSD5//最大子目录数

#defineMOFN5//最大文件深度为

#defineMAX_WRITE1024*128//最大写入文字长度KB

structfatitem/*size8*/

{

intitem;/*存放文件下一个磁盘的指针*/

charem_disk;/*磁盘块是否空闲标志位0空闲*/

};

structdirect

{

/*-----文件控制快信息-----*/

structFCB

{

charname[9];/*文件/目录名8位*/

charproperty;/*属性1位目录0位普通文件*/

intsize;/*文件/目录字节数、盘块数）*/

intfirstdisk;/*文件/目录起始盘块号*/

intnext;/*子目录起始盘块号*/

intsign;/*1是根目录0不是根目录*/

}directitem[MSD+2];

};

structopentable

{

structopenttableitem

{

charname[9];/*文件名*/

intfirstdisk;/*起始盘块号*/

intsize;/*文件的大小*/

}openitem[MOFN];

intcur_size;/*当前打文件的数目*/

};

structfatitem*fat;/*FAT表*/

structdirect*root;/*根目录*/

structdirect*cur_dir;/*当前目录*/

structopentableu_opentable;/*文件打开表*/

intfd=-1;/*文件打开表的序号*/

char*bufferdir;/*记录当前路径的名称*/

char*fdisk;/*虚拟磁盘起始地址*/

voidinitfile（）;

voidformat（）;

voidenter（）;

voidhalt（）;

intcreate（char*name）;

intopen（char*name）;

intclose（char*name）;

intwrite（intfd,char*buf,intlen）;

intread（intfd,char*buf）;

intdel（char*name）;

intmkdir（char*name）;

intrmdir（char*name）;

voiddir（）;

intcd（char*name）;

voidprint（）;

voidshow（）;

voidinitfile（）

{

fdisk=（char*）malloc（MEM_D_SIZE*sizeof（char））;/*申请1M空间*/

format（）;

}

voidformat（）

{

inti;

FILE*fp;

fat=（structfatitem*）（fdisk+DISKSIZE）;/*计算FAT表地址，引导区向后偏移1k）*/

/*-----初始化FAT表------------*/

fat[0].item=-1;/*引导块*/

fat[0].em_disk='1';

for（i=1;i

{

fat[i].item=i+1;

fat[i].em_disk='1';

}

fat[ROOT_DISK_NO].item=-1;/*存放根目录的磁盘块号*/

fat[ROOT_DISK_NO].em_disk='1';

for（i=ROOT_DISK_NO+1;i

{

fat[i].item=-1;

fat[i].em_disk='0';

}

/*-----------------------------------------------*/

root=（structdirect*）（fdisk+DISKSIZE+FATSIZE）;/*根目录的地址*/

/*初始化目录*/

/*---------指向当前目录的目录项---------*/

root->directitem[0].sign=1;

root->directitem[0].firstdisk=ROOT_DISK_NO;

strcpy（root->directitem[0].name,"."）;

root->directitem[0].next=root->directitem[0].firstdisk;

root->directitem[0].property='1';

root->directitem[0].size=ROOT_DISK_SIZE;

/*-------指向上一级目录的目录项---------*/

root->directitem[1].sign=1;

root->directitem[1].firstdisk=ROOT_DISK_NO;

strcpy（root->directitem[1].name,".."）;

root->directitem[1].next=root->directitem[0].firstdisk;

root->directitem[1].property='1';

root->directitem[1].size=ROOT_DISK_SIZE;

if（（fp=fopen（"disk.dat","wb"））==NULL）

{

printf（"Error:

\nCannotopenfile\n"）;

return;

}

for（i=2;i

{

root->directitem[i].sign=0;

root->directitem[i].firstdisk=-1;

strcpy（root->directitem[i].name,""）;

root->directitem[i].next=-1;

root->directitem[i].property='0';

root->directitem[i].size=0;

}

if（（fp=fopen（"disk.dat","wb"））==NULL）

{

printf（"Error:

\nCannotopenfile\n"）;

return;

}

if（fwrite（fdisk,MEM_D_SIZE,1,fp）!

=1）/*把虚拟磁盘空间保存到磁盘文件中*/

{

printf（"Error:

\nFilewriteerror!

\n"）;

}

fclose（fp）;

}

voidenter（）

{

FILE*fp;

inti;

fdisk=（char*）malloc（MEM_D_SIZE*sizeof（char））;/*申请1M空间*/

if（（fp=fopen（"disk.dat","rb"））==NULL）

{

printf（"Error:

\nCannotopenfile\n"）;

return;

}

if（!

fread（fdisk,MEM_D_SIZE,1,fp））/*把磁盘文件disk.dat读入虚拟磁盘空间（内存）*/

{

printf（"Error:

\nCannotreadfile\n"）;

exit（0）;

}

fat=（structfatitem*）（fdisk+DISKSIZE）;/*找到FAT表地址*/

root=（structdirect*）（fdisk+DISKSIZE+FATSIZE）;/*找到根目录地址*/

fclose（fp）;

/*--------------初始化用户打开表------------------*/

for（i=0;i

{

strcpy（u_opentable.openitem[i].name,""）;

u_opentable.openitem[i].firstdisk=-1;

u_opentable.openitem[i].size=0;

}

u_opentable.cur_size=0;

cur_dir=root;/*当前目录为根目录*/

bufferdir=（char*）malloc（DIR_MAXSIZE*sizeof（char））;

strcpy（bufferdir,"Root:

"）;

}

voidhalt（）

{

FILE*fp;

inti;

if（（fp=fopen（"disk.dat","wb"））==NULL）

{

printf（"Error:

\nCannotopenfile\n"）;

return;

}

if（!

fwrite（fdisk,MEM_D_SIZE,1,fp））/*把虚拟磁盘空间（内存）内容读入磁盘文件disk.dat*/

{

printf（"Error:

\nFilewriteerror!

\n"）;

}

fclose（fp）;

free（fdisk）;

free（bufferdir）;

return;

}

intcreate（char*name）

{

inti,j;

if（strlen（name）>8）/*文件名大于8位*/

return（-1）;

for（j=2;j

{

if（!

strcmp（cur_dir->directitem[j].name,name））

break;

}

if（j

return（-4）;

for（i=2;i

{

if（cur_dir->directitem[i].firstdisk==-1）

break;

}

if（i>=MSD+2）/*无空目录项*/

return（-2）;

if（u_opentable.cur_size>=MOFN）/*打开文件太多*/

return（-3）;

for（j=ROOT_DISK_NO+1;j

{

if（fat[j].em_disk=='0'）

break;

}

if（j>=DISK_NUM）

return（-5）;

fat[j].em_disk='1';/*将空闲块置为已经分配*/

/*-----------填写目录项-----------------*/

strcpy（cur_dir->directitem[i].name,name）;

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）;

return0;

}

intopen（char*name）

{

inti,j;

for（i=2;i

{

if（!

strcmp（cur_dir->directitem[i].name,name））

break;

}

if（i>=MSD+2）

return（-1）;

/*--------是文件还是目录-----------------------*/

if（cur_dir->directitem[i].property=='1'）

return（-4）;

/*--------文件是否打开-----------------------*/

for（j=0;j

{

if（!

strcmp（u_opentable.openitem[j].name,name））

break;

}

if（j

return（-2）;

if（u_opentable.cur_size>=MOFN）/*文件打开太多*/

return（-3）;

/*--------查找一个空闲用户打开表项-----------------------*/

for（j=0;j

{

if（u_opentable.openitem[j].firstdisk==-1）

break;

}

/*--------------填写表项的相关信息------------------------*/

u_opentable.openitem[j].firstdisk=cur_dir->directitem[i].firstdisk;

strcpy（u_opentable.openitem[j].name,name）;

u_opentable.openitem[j].size=cur_dir->directitem[i].size;

u_opentable.cur_size++;

/*----------返回用户打开表表项的序号--------------------------*