操作系统文件管理系统模拟实验.docx
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操作系统文件管理系统模拟实验.docx
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操作系统文件管理系统模拟实验
文件管理系统模拟
1.实验目的
通过一个简单多用户文件系统的设计,加深理解文件系统的内部功能及内部实现
2.实验内容
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(至少4条)
login用户登录
dir列文件目录
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
(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。
3.实验提示
(1)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。
(2)用户创建的文件,可以编号存储于磁盘上。
入file0,file1,file2…并以编号作为物理地址,在目录中进行登记。
4.源代码
#include
#include
#include
#defineMEM_D_SIZE1024*1024//总磁盘空间为1M
#defineDISKSIZE1024//磁盘块的大小1K
#defineDISK_NUM1024//磁盘块数目1K
#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1KB
#defineMSD5//最大子目录数5
#defineMOFN5//最大文件深度为5
#defineMAX_WRITE1024*128//最大写入文字长度128KB
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--------------------------*/ return(j); } intclose(char*name) { inti; for(i=0;i { if(! strcmp(u_opentable.openitem[i].name,name)) break; } if(i>=MOFN) return(-1); /*-----------清空该文件的用户打开表项的内容---------------------*/ strcpy(u_opentable.openitem[i].name,""); u_opentable.openitem[i].firstdisk=-1; u_opentable.openitem[i].size=0; u_opentable.cur_size--; return0; } intwrite(intfd,char*buf,intlen) { char*first; intitem,i,j,k; intilen1,ilen2,modlen,temp; /*----------用$字符作为空格#字符作为换行符-----------------------*/ charSpace=32; charEndter='\n'; for(i=0;i { if(buf[i]=='$') buf[i]=Space; elseif(buf[i]=='#') buf[i]=Endter; } /*----------读取用户打开表对应表项第一个盘块号-----------------------*/ item=u_opentable.openitem[fd].firstdisk; /*-------------找到当前目录所对应表项的序号-------------------------*/ for(i=2;i { if(cur_dir->directitem[i].firstdisk==item) break; } temp=i;/*-存放当前目录项的下标-*/ /*------找到的item是该文件的最后一块磁盘块-------------------*/ while(fat[item].item! =-1) { item=fat[item].item;/*-查找该文件的下一盘块--*/ } /*-----计算出该文件的最末地址-------*/ first=fdisk+item*DISKSIZE+u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE; /*-----如果最后磁盘块剩余的大小大于要写入的文件的大小-------*/ 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<(DISKSIZE-u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE);i++) {/*写一部分内容到最后一块磁盘块的剩余空间(字节)*/ first[i]=buf[i]; } /*-----计算分配完最后一块磁盘的剩余空间(字节)还剩下多少字节未存储-------*/ ilen1=len-(DISKSIZE-u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE); ilen2=ilen1/DISKSIZE; modlen=ilen1%DISKSIZE; if(modlen>0) ilen2=ilen2+1;/*--还需要多少块磁盘块-*/ for(j=0;j { for(i=ROOT_DISK_NO+1;i { if(fat[i].em_disk=='0') break; } if(i>=DISK_NUM)/*--如果磁盘块已经分配完了-*/ return(-1); first=fdisk+i*DISKSIZE;/*--找到的那块空闲磁盘块的起始地址-*/ if(j==ilen2-1)/*--如果是最后要分配的一块-*/ { for(k=0;k first[k]=buf[k]; } else/*-如果不是要最后分配的一块--*/ { for(k=0;k first[k]=buf[k]; } fat[item].item=i;/*--找到一块后将它的序号存放在上一块的指针中-*/ fat[i].em_disk='1';/*--置找到的磁盘快的空闲标志位为已分配-*/ fat[i].item=-1;/*--它的指针为-1(即没有下一块)-*/ } /*--修改长度-*/ u_opentable.openitem[fd].size=u_opentable.openitem[fd].size+len; cur_dir->directitem[temp].size=cur_dir->di
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