文件系统存储空间管理模拟实验报告.docx

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文件系统存储空间管理模拟实验报告

课程名称计算机操作系统

实验名称文件系统存储空间管理模拟

姓名学号

专业班级实验日期

成绩指导老师

一、实验目的

根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：

每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录。

二、实验原理

用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、

空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相

对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并

将其状态由0变到1。

当释放某一物理块时，已知其在磁盘中的物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为0。

三、主要仪器设备

PC机（含有VC）

四、实验内容与步骤

实验内容：

1.模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、索引分配方法；2.文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图方法;

步骤如下：

1.输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；

（1）磁盘基本信息：

磁盘柱面数m,每柱面磁道数p,每磁道物理块数q；

（2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为：

Size=ceil（（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/（sizeof（int）*8））

（3）申请大小为size的整数数组map，并对其进行随机初始化。

例如：

假设m=2,p=4,q=8,共有64个磁盘块，若sizeof（int）=2,则位示图大小为4，map[4]如下：

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

map[0]

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

map[1]

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

map[2]

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

map[3]

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

位示图中每一位对应的相对磁盘块号如下图，磁盘块号由小到大对应于数组的低地址到高地址位上。

即map[0]的第0位到第15位分别对应0号磁盘块到15号磁盘块的状态，map[1]的第0位到第15位对应16号磁盘块到31号磁盘块的状态，以此类推。

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

map[0]

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

map[1]

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

map[2]

47

46

45

44

43

42

41

40

39

38

37

36

35

34

33

32

map[3]

63

62

61

60

59

58

57

56

55

54

53

52

51

50

49

48

如上表所示，29号磁盘的状态存在map[1]中，对应于第13位;

2.输出初始位示图信息；

3.输入文件分配或释放请求，

（1）格式：

+文件名申请块数”或“-文件名”

+”表示申请文件分配，-”表示删除文件

如：

+F15

4.根据请求完成相应操作。

（1）若为分配申请x个盘块，则在位示图中找到x个为0的位，将其修改为

1”，计算相应具体物理设备的柱面号C、磁道号H和物理块号R,并将CHR地

址或相对磁盘块号记录在文件目录中。

输出位示图修改位置、分配的磁盘块CHR

地址、修改后的目录和位示图信息。

否则，空间不够，退出执行下一条请求；

计算公式如下：

a.已知位示图中的下标i,j,计算相对块号

Block=i*sizeof（int）*8+j

b.已知相对块号计算柱面、磁道、物理块号如下：

柱面号C=相对块号/（每柱面磁道数*每磁道物理块数）

磁道号H=相对块号％（每柱面磁道数*每磁道物理块数）/每磁道物理块数

物理块号R=相对块号％每磁道物理块数

文件目录如下（以索引表分配为例）：

文件名

首个物理块CHR

块个数

索引表

beta

地址

（0,0，0）

2

（0,0,0）（0,0,1）

Alpha

（2,3,0）

3

（2,3,0）

Toyota

4

3

（4912）…

Sony

（

文件名

首个物理块地址

\,

块个数

索引表

beta

（相对）

0

2

（0,2,3）…

Alpha

3

3

（3,6,7）…

Toyota

8

3

（8,9,12）…

（2）若为删除申请，则从目录中找到要删除的文件所在的目录项，读取索引表，依次读

取文件相应的盘块CHR地址，计算该盘块的相对磁盘块号，再计算其相应信息在位示图中的位置（i,j），将位示图中的相应位有“1”改为0”，并从目录中删除该目录项。

输出删除的磁盘块CHR地址、相应位示图修改位置、修改过的位示图

和目录。

计算过程如下：

相对磁盘块号=柱面号*每柱面磁道数*每磁道物理块数+磁道号*每磁道物理块数+物理块号

i=相对磁盘块号/（sizeof（int）*8）

j=相对磁盘块号%（sizeof（int）*8）

五、实验流程图

f=f+l

▼

文flS-File存入系统'S-File为支件名*M为申请块数

1

T

置空白区号f=l

N

诫后一个空口

坯次无法分配

N

区号

1

Y

T

保存空白区.首块号

理

空白匿f

<

的块数PM

*修改空闲目录表前首块号和块数

图一文件空闲区分配算法

円+1

请求剧除一牛文件释放空剧

齊卒白文件冃录表

丿崔屮块塹丿栏申當块吕=F

*r*

u

N

N

u+i）rd-ny?

'

仅有H邻

Fg中首块号+

j栏空白块牡十】

¥有上郛

有上邻也有下郭

yE空口块數+日

空白文件中增加一豪H

0T块号寸

空甲块融-样

丿栏中首決号不变

/拦中寺白块曾+7+1）拦中

空向块ITT

丽陳/+［栏杀目

图二文件空闲区回收算法

六、实验代码

#include"stdio.h"

#include

#inelude

#inelude

intphysic[100];//文件地址缓冲区

intstyle=1;//文件的类型

charcur_dir[10]="root";//当前目录structcommand

{charcom[10];

}cmd[13];

structblock

{intn;//空闲的盘快的个数

intfree[50];//存放空闲盘快的地址

inta;//模拟盘快是否被占用

}memory[20449];

structblock_super

{intn;//空闲的盘快的个数

intfree[50];//存放进入栈中的空闲块

intstack[50];//存放下一组空闲盘快的地址

}super_block;

structnode//i结点信息

{intfile_style;//i结点文件类型

intfile_length;//i结点文件长度

intfile_address[100];//i结点文件的物理地址

}i_node[640];

structdir//目录项信息

{charfile_name[10];//文件名

inti_num;//文件的结点号

chardir_name[10];//文件所在的目录

}root[640];

voidformat。

//格式化

{inti,j,k;

super_block.n=50;

for（i=6i<50;i++）//超级块初始化

{super_block.free[i]=i;//存放进入栈中的空闲块

super_block.stack[i]=50+i;//存放下一组的盘块

}-

for（i=0;i<640;i++）//i结点信息初始化

{for（j=0;j<100;j++）

{i_node[i].file_address[j]=-1;//文件地址

}--

i_node[i].file_length=-1;//文件长度i_node[i].file_style=-1;//文件类型

}--

for（i=0;i<640;i++）//根目录区信息初始化

{strcpy（root[i].file_name,""）;

root[i].i_num=-1;

strcpy（root[i].dir_name,""）;

}-

for（i=0;i<20449;i++）//存储空间初始化

{memory"].n=0;//必须有这个

memory[i].a=0;

for（j=0;j<50;j++）

{memory[i].free[j]=-1;

}

}

for（i=0;i<20449;i++）//将空闲块的信息用成组链接的方法写进每组的最后一个块中

{//存储空间初始化

if（（i+1）%50==0）

{k=i+1;

for（j=0;j<50;j++）

{if（k<20450）

{memory[i].free[j]=k;〃下一组空闲地址

memory"].n++;//下一组空闲个数注意在memory"].n++之前要给其赋初值

k++;

}

else

{memory[i].free[j]=-1;

}

}

memory[i].a=0;//标记为没有使用

continue;//处理完用于存储下一组盘块信息的特殊盘块后，跳过本次循环

}

for（j=0;j<50;j++）

{memory[i].free[j]=-1;

}

memory[i].n=0;

}

printf（”已经初始化完毕\n”）;

printf（”进入UNIX文件模拟\n\n"）;}

voidwrite_file（FILE*fp）//将信息读入系统文件中

{inti;

fp=fopen（"system","wb"）;

for（i=0;i<20449;i++）

{fwrite（&memory[i],sizeof（structblock）,1,fp）;

}

fwrite（&super_block,sizeof（structblock_super）,1,fp）;

for（i=0;i<640;i++）

{write（&i_node[i],sizeof（structnode）,1,fp）;

}-

for（i=0;i