模拟OS文件系统 FAT文件系统操作系统课程设计实验报告.docx
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模拟OS文件系统 FAT文件系统操作系统课程设计实验报告.docx
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模拟OS文件系统FAT文件系统操作系统课程设计实验报告
操作系统课程设计之三
设计任务:
模拟OS文件系统
在任一OS(Window或者Dos;也可以是在Linux下,但要求能将结果演示给老师看)下,建立一个大文件,把它假象成一张盘,在其中实现一个简单的模拟OS文件系统。
1、在现有机器硬盘上开辟10M(共10000个盘块,每盘块大小为1k)的硬盘空间(生成一个10M的用户文件SDisk.dat即可),作为设定的硬盘空间。
2、编写一管理程序SDisk,对此空间进行管理,以模拟OS文件系统,要求:
⑴、盘块大小1k
⑵、空闲盘块的管理:
采用位示图法
⑶、文件空间管理:
采用FAT(文件分配表),每个盘块号占2个字节
⑷、目录项管理:
①、每个目录项占用32字节,其中前8个字节(0-7)为文件名,之后跟3个字节(8-10)的扩展名,26-27字节,存放文件的第一个盘块号,最后四个字节(28-31),存放文件长度(如果目录项对应的是下一级子目录(文件),其文件长度部分为0)
②、目录按文件方式管理,每个目录仅用一个盘块(即1k,最多装32个目录项)
③、第0个目录项为本目录,即“.”,第0个字节为“.”,即0x2E,第26-27字节指明本目录所在盘块。
④、第1个目录项为父目录,即“..”,第0,1个字节为“..”即0x2E,0x2E,第26-27字节指明父目录所在盘块。
⑤、每个目录实际能放下文件或子目录30项。
⑸、文件系统空间分配:
①、第0个盘块(1k)存放磁盘信息(可以设定为格式说明“FAT32”、盘块大小,盘块数等内容)
②、第1个盘块起,至125盘块,共125个盘块(125k)存放FAT内容
③、第126、127(2个)盘块,存放位示图
④、从第128盘块至10000盘块,皆为数据(区)盘块,其逻辑编号从0开始,至9872号数据盘块,即第0数据盘块为128号盘块,第1数据盘块为129号盘块,…
⑤、第0数据盘块(即128号盘块),存放根目录(同样只用一个盘块作根目录),由于第0、1目录项为“.”(本目录),“..”(父目录),因此根目录下同样只能存放30个文件或目录,并且从第2个目录项开始。
⑥、文件或子目录数据,放在第1数据盘块及以后的数据盘块中,由用户按需要使用。
3、SDisk管理程序的功能要求如下:
⑴、正常情况下,显示等待命令输入符号#
⑵、改变目录命令:
#cd目录名,改变当前工作目录,目录不存在时给出出错信息
#cd..,返回上一级目录,如果是根目录,给出提示信息
⑶、生成新目录
#md目录名,创建新目录(需要更改FAT内容和位示图内容)
⑷、删除目录
#rd目录名,删除目录,如果目录不存在时给出出错信息(需要更改FAT内容和位示图内容)
⑸、显示目录
#dir,显示指定目录下或当前目录下的信息,包括文件名、扩展名、物理地址(文件或目录第一个盘块号)、文件长度、子目录
⑹、创建新文件
#CreateFile文件名.扩展名文件长度,根据文件名.扩展名,创建一个目录项(fcb),根据文件长度和位示图中空闲盘块情况,分配足够多的连续盘块,给新文件(需要更改FAT内容和位示图内容)。
⑺、删除文件
#DelFile文件名.扩展名,在文件所在的目录项中,将第一个字节变为0xE5,并同时修改FAT内容和位示图内容;如果文件不存在,给出出错信息
⑻、文件拷贝
#CopyFile老文件,新文件,为新文件创建一个目录项,并将老文件内容复制到新文件中,并同时修改FAT内容和位示图内容
⑼、显示位示图内容
#ShowBitMP,将位示图内容(已有信息部分),显示在屏幕上(按十六进制)
⑽、显示FAT内容
#ShowFAT,将FAT内容(已有信息部分),显示在屏幕上(按十六进制)
4、程序的总体流程为:
⑴、输出提示符#,等待接受命令,分析键入的命令;
⑵、对合法的命令,执行相应的处理程序,否则输出错误信息,继续等待新命令
(1、请参考“03.FAT32文件系统简介.doc”中,有关文件系统的规定;
2、请参考WinHex中,目录所显示的信息进行编程)
//关于FAT和MAP表的解释
//用bitset库,做MAP的是否判断,因为作业要求从数据块从128位开始,所以bitset的前128位被置为-1,同样FAT表也是,其次,MAP表和FAT表同样是用数组方式做保存,这样就略过了是对具体地址的操作,从数组的下标很容易的定位,
关于对FAT表和MAP表的用法
1.当要用到数据块是,查询MAP表(因为只做比较查询即可),查询到的未用位置置1,然后在FAT表上进行相应记录,在本程序做出的规定是,当文件夹FAT表做-1,若是文件则按照FAT做对应的顺序记录,最后一块同样是-1结束,
2.回收的时候,是按照FAT表的首项,做顺序置0,然后MAP也在相应位置置0
#include
#include
#include
#include
#include
/***********************************************************/
//AUTHOR:
CHENLOG
//ENVIROMENT:
VC2008WIN7
//DATE:
2011-6-5VERSION1.0
/***********************************************************/
usingnamespacestd;
constintBLOCKNUM_SIZE=2;//盘块号大小
constintBLOCK_SIZE=1024;//一个盘块大小数
constintBLOCK_NUM=10001;//盘块数量
constintDISK_SIZE=1024*1000*10;//磁盘大小
constintLIST_SIZE=32;//目录项大小
constintMAP_SIZE=10001;//MAP长度
constintFATNUM=125;//FAT的盘块数第块没有用
constintFATLIST=512;//每个盘口FAT的记录数
constintDATABEG=128;//数据项开始FAT号
structFCB
{
charfname[8];//文件名
charexname[3];//扩展名
shortfnum;//首块号
intlength;//文件大小,目录则文件大小为;
};
structfatid{
shortid[FATNUM*FATLIST];//FAT大小512个记录一块
}*FAT;
structmap{
bitset
}*MAP;
structDIR
{
structFCBlist[LIST_SIZE+1];
}*filedir;
intcurrentid=128;//当前FAT号
intcurrentdir=128;//当前目录块号初始化是+1由于第个单元没有使用
char*file;//磁盘的首地址
char*FilePath="myfat";//window文件保存地址
FILE*fp;//window文件地址
stringCURRENT="root\\";//当前路径
charcmd[30];//输入指令
charcommand[16];
/*
*对文件存储器进行格式化
*创建根目录
*
*/
voidfindBit(structmap*MAP)
{
}
voidinit(structfatid*FAT)
{
inti,j;
for(i=1;i { if(i>DATABEG) FAT->id[i]=0; else FAT->id[i]=-1; } } voidformat() { booli; FAT=(structfatid*)(file+BLOCK_SIZE);//当前FAT地址 MAP=(structmap*)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE);//初始化位示图 init(FAT); FAT->id[0]=9872; filedir=(structDIR*)(file+(FATNUM+1+2)*BLOCK_SIZE);//当前目录指针地址 FAT->id[128]=-1; FAT->id[0]=9872-1; strcpy(filedir->list[0].fname,"."); strcpy(filedir->list[0].exname,"dir"); filedir->list[0].fnum=currentdir; filedir->list[0].length=0; strcpy(filedir->list[1].fname,".."); strcpy(filedir->list[1].exname,"dir"); filedir->list[1].fnum=currentdir; filedir->list[1].length=0; fp=fopen(FilePath,"w+"); fwrite(file,sizeof(char),DISK_SIZE,fp); fclose(fp); printf("初始化已经完成,现在可以进行操作了! \n\n"); } /* *创建子目录 */ intmkdir(char*str) { inti,j; intblockid;//将要创建的FAT号 intblockdir;//将要创建的目录块号 intlistnum;//目录块内编号 structfatid*flagid; structDIR*dir;//当前目录指针 structmap*MAP; structfatid*FAT; if(strcmp(str,"")==0) { printf("目录名称不能为空\n"); return0; } dir=(structDIR*)(file+(currentdir)*BLOCK_SIZE); MAP=(structmap*)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); FAT=(structfatid*)(file+BLOCK_SIZE); for(i=DATABEG+1;i { if(MAP->maplist[i]==0) break; } if(i>BLOCK_NUM) { printf("内存不足\n"); return0; } MAP->maplist[i]=1;//map置即已用 dir=(structDIR*)(file+(currentdir)*BLOCK_SIZE); for(i=2;i { if(strcmp(dir->list[i].fname,str)==0) { printf("目录下有同名文件夹\n"); return0; } } for(i=2;i { if(strcmp(dir->list[i].fname,"")==0)//有空的目录块且无重名,第一版本的时候与上面的循环放在一起,存在一个情况是前面的建立的目录删除后,直接被同名的覆盖了 break; if(i>LIST_SIZE) { printf("内存不足\n"); return0; } } flagid=(structfatid*)(file+BLOCK_SIZE);//fat首位地址 for(j=DATABEG+1;j { if(flagid->id[j]==0) { blockdir=j; break; } } strcpy(dir->list[i].fname,str); dir->list[i].fnum=blockdir; strcpy(dir->list[i].exname,"dir"); dir->list[i].length=0; dir=(structDIR*)(file+blockdir*BLOCK_SIZE);//为新目录项创建根目录 strcpy(dir->list[0].fname,"."); strcpy(dir->list[0].exname,"dir"); dir->list[0].fnum=blockdir; dir->list[0].length=0; strcpy(dir->list[1].fname,".."); strcpy(dir->list[1].exname,"dir"); dir->list[1].fnum=currentdir; dir->list[1].length=0; flagid->id[j]=-1;//修改FAT目录尾部 FAT->id[0]=FAT->id[0]-1; printf("已经成功创建目录%s\n",str); return0; } /* *显示目录 */ intlistshow() { inti,sumfile,sumdir,fl[100],dr[100];//fl为文件的号数,dr为目录的号数 sumfile=sumdir=0; structDIR*dir; structfatid*FAT; dir=(structDIR*)(file+currentdir*BLOCK_SIZE); for(i=0;i { if(dir->list[i].length==0&&(strcmp(dir->list[i].fname,"")! =0)&&(dir->list[i].fnum! =0))//为目录的 { dr[sumdir]=i; sumdir++; } if(dir->list[i].length! =0&&strcmp(dir->list[i].fname,"")! =0)//为目录的 { fl[sumfile]=i; sumfile++; } } for(i=0;i printf("%s文件夹\n",dir->list[dr[i]].fname); for(i=0;i printf("%s%s文件\n",dir->list[fl[i]].fname,dir->list[fl[i]].exname); printf("\n"); printf("\n在该目录下共有%d个文件,%d个文件夹\n\n",sumfile,sumdir-2); return0; } /* *删除子目录 */ intrmdir(char*str) { inti; intblockid; intflag=0; //FAT号 intblocknum;//目录块 structfatid*FAT; structDIR*dir; structDIR*flagdir;//标记目录块 charc='a';//做用户交互 intm=2;//从第三个子目录项开始搜索要删除的目录项情况 FAT=(structfatid*)(file+BLOCK_SIZE); dir=(structDIR*)(file+currentdir*BLOCK_SIZE);//当前目录指针 MAP=(structmap*)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); for(i=2;i { if(strcmp(dir->list[i].fname,str)==0)//找到要删除的子目录 { break; } } if(i>LIST_SIZE) { printf("该文件夹下不存在%s",str); return0; } while (1) { printf("是否确认? (Y/N)"); cin>>c; if((c=='y'||c=='Y')||(c=='n'||c=='N')) break; } if(c=='n'||c=='N') return0; blocknum=dir->list[i].fnum; flagdir=(structDIR*)(file+blocknum*BLOCK_SIZE); while(m! =LIST_SIZE) { if(strcmp(flagdir->list[m].fname,"")! =0) { printf("该目录下有子文件或者子目录,不能删除该目录"); } m++; } strcpy(dir->list[i].fname,"");//父目录DIR strcpy(dir->list[i].exname,""); dir->list[i].fnum=0; strcpy(flagdir->list[0].fname,"");//要删除目录的DIR strcpy(flagdir->list[0].exname,""); flagdir->list[0].fnum=0; strcpy(flagdir->list[1].fname,""); strcpy(flagdir->list[1].exname,""); flagdir->list[0].fnum=0; MAP->maplist[blocknum]=0; FAT->id[blocknum]=0; FAT->id[0]=FAT->id[0]+1; return0; } /* *更改当前目录 */ intchangedir(char*str) { inti,j; intblocknum;//当前目录位置 intflagnum;//temp的目录位置 structDIR*flagdir,*dir; structfatid*FAT; stringstrflag;//为了改当前显示的代码 dir=(structDIR*)(file+currentdir*BLOCK_SIZE); if(strcmp("..",str)==0)//判断是不是上层目录 { blocknum=currentdir; if(dir->list[0].fnum==dir->list[1].fnum)//根目录的特征 { return1; } currentdir=dir->list[1].fnum;//改变当前目录指针 flagdir=(structDIR*)(file+currentdir*BLOCK_SIZE);//去上层的目录地址 for(intj=0;j { if(flagdir->list[j].fnum==blocknum) { strflag=flagdir->list[j].fname; break; } } CURRENT=CURRENT.substr(0,(CURRENT.length()-strflag.length())-1); return1; } for(i=2;i { if(strcmp(dir->list[i].fname,str)==0&&strcmp(dir->list[i].exname,"dir")==0) { currentdir=dir->list[i].fnum; break; } } if(i>LIST_SIZE) { printf("找不到指定的目录%s\n",str); return0; } CURRENT=CURRENT+str+"\\"; return1; } /* *创建文件 */ intcreate(char*str,intlength) { //getfilename inti,j,l,t,k; intblockdir; intfid;//FAT的首块号 intflag;//文件的首块判断 charname[8]={0};//文件名称 charexname[3]={0};//文件扩展名 inttemplength;//temp文件长度 structfatid*FAT; structDIR*dir; structmap*MAP; dir=(structDIR*)(file+(currentdir)*BLOCK_SIZE); MAP=(structmap*)(file+(FATNUM+1)*BLOCK_SIZE); FAT=(structfatid*)(file+BLOCK_SIZE); templength=length; l=strlen(str); //取文件名 for(i=0;i { name[i]=str[i]; if(str[i+1]=='.') break; } if(i>=8) { printf("文件名称过长\n"); return0; } //去扩展名 j=0; i++; i++;//除去点 k=l-i; for(j=0;j { if(str[i]=='\0') break; exname[j]=str[i]; i++; } if(strcmp(name,"0")==0) { printf("文件名称不能为空\n"); return0; } if(length>FAT->id[0]) { printf("文件超出磁盘容纳空间\n"); retu
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