简单文件系统的实现的实验报告_操作系统课程设计.doc

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1、简单文件系统的实现的实验报告_操作系统课程设计杭州电子科技大学 操作系统课程设计 课程设计题目:简单文件系统的实现 学院:计算机学院 专业:计算机科学与技术(2+2) 完成日期:2012-5-28 简单文件系统的实现 一， 课程设计的目的 1， 通过具体的文件爱你存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部数据结、功能及实现过程的理解 二， 设计要求 在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储分区，在其上实现一个简单的基于多级目录的但用户单任务系统的文件系统。在1，退出文件系统的使用时，应将虚拟文件系统一个Windows文件的方式保存到磁盘中，以便下次再将它恢复到

2、内存的虚拟磁盘空间中 2， 文件存储空间的分配可采用显示链接分配或其它方法 3， 空闲磁盘空间的管理可选择位示图或其它方法 4， 文件目录结构采用多级目录结构 5， 需要提供一以下操作命令 i. Format ii. Mkdir iii. Rmdir iv. Ls v. Cd vi. Create vii. Open viii. Close ix. Write x. Read xi. Rm xii. Exit 三， 程序设计思想以及总流程图 程序设计思想 1，i. 首先，在文件系统启动时，申请一块较大的内存，用来当作文件系统的磁盘空间 ii. 然后，对其进行格式化，虚拟磁盘的空间布局是仿照FA

3、T16文件系统，结构如下: 1块 2块 2块 995块 引导块 FAT1 FAT2 数据区 格式化时，主要包括引导块，FAT1，FAT2，的一些初始化工作 例如设置文件魔数，文件系统的信息，FAT1，FAT2的信息等等 iii. 根据用户输入的命令，调用对应的函数. 2， 程序流程图 程序启动 加载文件系统 文件系统存在 文件系统不存在 创建新的文件系统 并格式化 等待用户输入命令 。 ls Mkdir Create Exit 四， 系统各个功能的实现思想 1， 创建目录 a) 调用do_read读入当前目录文件到内存，检查新建文件目录是否重名 b) 分配一个空闲的打开文件表项 c) 分配一个

4、空闲的盘块 d) 在当前目录中问新建目录寻找一个空闲的目录项 e) 设置FCB，文件的属性信息 f) 创建特殊的两个目录项.,. g) 返回 2， Cd命令 a) Open指定的目录名，调用read读入该父目录到内存 b) 检查新的当前目录名是否存在 c) 关闭原当前目录 d) 设置当前目录为该目录 3， Rmdir命令 a) Read读入当前目录文件内容到内存，检查要删除的文件目录是否存在 b) 检查该目录是否为空 c) 检查是否已经打开，打开用close则关闭 d) 回收给目录文件的磁盘块 e) 修改该目录文件的目录项 f) 修改用户打开表项的长度信息 g) 返回 4， Ls命令 a) R

5、ead当前目录到内存 b) 读出目录文件的信息，显示到屏幕上 c) 返回 5， Create命令 a) 分配一个空闲的打开文件表项 b) 检查新文件的父目录是否打开 c) Read该父目录的文件到内存，并检测新建的文件名是否重名 d) 检查是否有空闲盘块 e) 寻找空闲的目录项 f) 准备好新文件的FCB g) 调用close关闭打开的父目录文件 h) 返回 6， Rm命令 a) 检查要删除的文件的父目录是否已打开 b) Read父目录到内存 c) 检查文件是否打开 d) 回收磁盘快 e) 清空该文件的目录项 f) 修改用户打开文件表项中的长度信息 g) 返回 7， Open命令 a) 检查该

6、文件名是否存在 b) Read该父目录到内存 c) 检查用户打开的文件表中是否有空闲表项 d) 为该文件填写空白用户打开文件表项内容 e) 返回 Close 8，a) 检查fd的有效性 b) 检查用户打开文件表表项的fcbstate字段 c) 回收该文件占据的用户打开文件表表项 d) 返回 9， Write命令 a) 检查fd的有效性 b) 提示用户输入写方式 c) 提示用户输入内容 d) 调用do_write()将键入的内容写入到文件中 e) 返回写入的字节数 五， 系统的详细过程 #include #include #include #include #include #define BL

7、OCKSIZE 1024 #define SIZE 1024000 #define END 65535 #define FREE 0 #define ROOT_BLOCKNUM 2 #define MAX_OPEN_FILE 10 #define MAX_TXT_SIZE 10000 typedef struct FCB char filename8; /*8B文件名*/ char exname3; /*3B扩展名*/ unsigned char attribute; /*文件属性字段*/ char retainbyte10 ; /*10B保留字*/ unsigned short time;

8、/*文件创建时间*/ unsigned short date; /*文件创建日期*/ unsigned short first; /*首块号*/ unsigned long length; /*文件大小*/ fcb; /* 文件分配表 file allocation table */ typedef struct FAT unsigned short id; fat; /* 属性对照表 位 7 6 5 4 3 2 1 0 属性 保留 保留 存档 子目录 卷标 系统文件 隐藏 只读 */ typedef struct USEROPEN char filename8; /*8B文件名*/ char

9、 exname3; /*3B扩展名*/ unsigned char attribute; /*文件属性字段*/ char retainbyte10 ; /*10B保留字*/ unsigned short time; /*文件创建时间*/ unsigned short date; /*文件创建日期*/ unsigned short first; /*首块号*/ unsigned long length; /*文件大小*/ char free; /*表示目录项是否为空 0空1分配*/ int father; /*父目录的文件描述符*/ int dirno; /*相应打开文件的目录项在父目录文件中的

10、盘块号*/ int diroff; /*相应打开文件的目录项在父目录文件的dirno盘块中的目录项序号*/ char dirMAX_OPEN_FILE80; /*相应打开文件所在的目录*/ int count; /*读写指针在文件中的位置*/ char fcbstate; /*是否修改了文件的FCB内容,修改置1,否则为0*/ char topenfile; /*表示该用户打开的表项是否为空,若值为0,表示为空*/ useropen; typedef struct BLOCK0 unsigned short fbnum; char information200; unsigned short

11、root; unsigned char *startblock; block0; /*全局变量定义*/ unsigned char *myvhard; /*指向虚拟磁盘的起始地址*/ useropen openfilelistMAX_OPEN_FILE; /*用户打开文件表数组*/ useropen *ptrcurdir; /*指向用户打开文件表中的当前目录所在打开文件表项的位置*/ int curfd; char currentdir80; /*记录当前目录的文件名*/ unsigned char *startp; /*记录虚拟磁盘上数据区开始位置*/ char filename=c:myf

12、ilesys; /*虚拟空间保存路径*/ unsigned char bufferSIZE; /*函数声明*/ void startsys(); void my_format(); void my_cd(char *dirname); void my_mkdir(char *dirname); void my_rmdir(char *dirname); void my_ls(); void my_create(char *filename); void my_rm(char *filename); int my_open(char *filename); int my_close(int fd

13、); int my_write(int fd); int do_write(int fd,char *text,int len,char wstyle); unsigned short findFree(); int my_read(int fd,int len); int do_read(int fd,int len,char *text); void my_exitsys(); /*函数设计*/ /*文件系统初始化*/ /* 原型声明: void startsys() 功能描述, 文件系统初始化,初始化所建立的文件系统 输入,无 输出,无 函数功能实现算法描述, 1,申请磁盘空间 2,打开

14、系统磁盘,若不存在,创建新的系统磁盘,并格式化 3,初始化用户打开文件表,将表项0分配给根目录文件使用 并填写根目录文件的相关信息 4,将ptrcurdir指向该用户打开文件表项 5,将当前目录设置为根目录 */ void startsys() FILE *fp; int i; myvhard=(unsigned char *)malloc(SIZE); memset(myvhard,0,SIZE); fp=fopen(filename,r); if(fp) fread(buffer,SIZE,1,fp); fclose(fp); if(buffer0!=0xaa|buffer1!=0xaa)

15、 printf(myfilesys is not exist,begin to creat the file.n); my_format(); else for(i=0;itime; openfilelist0.date=(fcb *)(myvhard+5*BLOCKSIZE)-date; openfilelist0.first=(fcb *)(myvhard+5*BLOCKSIZE)-first; openfilelist0.length=(fcb *)(myvhard+5*BLOCKSIZE)-length; openfilelist0.free=1; openfilelist0.dirn

16、o=5; openfilelist0.diroff=0; openfilelist0.count=0; openfilelist0.fcbstate=0; openfilelist0.topenfile=0; openfilelist0.father=0; memset(currentdir,0,sizeof(currentdir); strcpy(currentdir,root); strcpy(openfilelist-dir0,currentdir); startp=(block0 *)myvhard)-startblock; ptrcurdir=&openfilelist0; curf

17、d=0; /* 原型声明: void my_format() 功能描述, 对虚拟磁盘进行格式化,布局虚拟磁盘,建立根目录文件 输入,无 输出,无 函数功能实现算法描述, 虚拟磁盘空间布局 1块 2块 2块 995块 引导块 FAT1 FAT2 数据区 虚拟磁盘一共划分成1000个磁盘块 每块1024个字节,磁盘空间布局如上 将数据区的第一块,即虚拟磁盘的第6块,分配给根目录文件 */ void my_format() FILE *fp; fat *fat1,*fat2; block0 *b0; time_t *now; struct tm *nowtime; unsigned char *p;

18、 fcb *root; int i; p=myvhard; b0=(block0 *)p; fat1=(fat *)(p+BLOCKSIZE); fat2=(fat*)(p+3*BLOCKSIZE); /* 引导块 */ b0-fbnum=0xaaaa; /*文件系统魔数 10101010*/ b0-root = 5; strcpy(b0-information,My FileSystem Ver 1.0 n Blocksize=1KB Whole size=1000KB Blocknum=1000 RootBlocknum=2n); /* FAT1,FAT2 前面五个磁盘块已分配,标记为EN

19、D */ fat1-id=END; fat2-id=END; fat1+;fat2+; fat1-id=END; fat2-id=END; fat1+;fat2+; fat1-id=END; fat2-id=END; fat1+;fat2+; fat1-id=END; fat2-id=END; fat1+;fat2+; fat1-id=END; fat2-id=END; fat1+;fat2+; fat1-id=6; fat2-id=6; fat1+;fat2+; fat1-id=END; fat2-id=END; fat1+;fat2+; /* 将数据区的标记为空闲状态 */ for(i=7

20、;ifilename,.); strcpy(root-exname,di); root-attribute=40; now=(time_t *)malloc(sizeof(time_t); time(now); nowtime=localtime(now); 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*s

21、izeof(fcb); root+; strcpy(root-filename,.); strcpy(root-exname,di); root-attribute=40; time(now); nowtime=localtime(now); 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(fc

22、b); root+; for(i=2;ifilename0=0; fp=fopen(filename,w); b0-startblock=p+BLOCKSIZE*4; fwrite(myvhard,SIZE,1,fp); free(now); fclose(fp); /*/ /* 原型声明: void my_exitsys() 功能描述, 退出文件系统 输入, 无 输出, 无 函数功能实现算法描述, */ void my_exitsys() FILE *fp; fcb *rootfcb; char textMAX_TXT_SIZE; while(curfd) curfd=my_close(cu

23、rfd); if(openfilelistcurfd.fcbstate) openfilelistcurfd.count=0; do_read(curfd,openfilelistcurfd.length,text); rootfcb=(char *)text; rootfcb-length=openfilelistcurfd.length; openfilelistcurfd.count=0; do_write(curfd,text,openfilelistcurfd.length,2); fp=fopen(filename,w); fwrite(myvhard,SIZE,1,fp); fr

24、ee(myvhard); fclose(fp); /* 原型声明: int do_read(int fd,int len,char *text) 功能描述, 实际读文件函数,读出指定文件中从指定指针开始的长度 为len的内容到用户空间的text中 输入, fd open,函数的返回值,文件的描述符 len 要求从文件中读出的字节数 text 指向存放读出数据的用户区地址 输出, 实际读出的字节数 函数功能实现算法描述, */ int do_read(int fd,int len,char *text) unsigned char *buf; unsigned short bknum; int

25、off,i,lentmp; unsigned char *bkptr; char *txtmp,*p; fat *fat1,*fatptr; fat1=(fat *)(myvhard+BLOCKSIZE); lentmp = len; txtmp=text; /* 申请1024B空间作为缓冲区buffer */ buf=(unsigned char *)malloc(1024); if(buf=NULL) printf(malloc failed!n); return -1; off = openfilelistfd.count; bknum = openfilelistfd.first; f

26、atptr = fat1+bknum; while(off = BLOCKSIZE) off=off-BLOCKSIZE; bknum=fatptr-id; fatptr=fat1+bknum; if(bknum = END) printf(Error,the block is not exist.n); return -1; bkptr=(unsigned char *)(myvhard+bknum*BLOCKSIZE); /strncpy(buf,bkptr,BLOCKSIZE); for(i=0;i 0) if(BLOCKSIZE-off len) /strncpy(txtmp,buf+

27、off,len); /len=len-len; /openfilelistfd.count+=len; /off+=len; for(p=buf+off;len0;p+,txtmp+) *txtmp=*p; len-; off+; openfilelistfd.count+; else /strncpy(txtmp,buf+off,BLOCKSIZE-off); /len=len-(BLOCKSIZE-off); /openfilelistfd.count+=(BLOCKSIZE-off); for(p=buf+off;pid; fatptr = fat1+bknum; bkptr=(unsi

28、gned char *)(myvhard+bknum*BLOCKSIZE); /strncpy(buf,bkptr,BLOCKSIZE); for(i=0;i MAX_OPEN_FILE) printf(The File is not exist!n); return -1; openfilelistcurfd.count=0; if(do_read(fd,len,text)0) textlen=0; printf(%sn,text); else printf(Read Error!n); return -1; return len; /*/ /* 原型声明: int do_write(int

29、 fd,char *text,int len,char wstyle) 功能描述, 实际写文件函数 输入, fd 当前打开的文件的id text 指向要写入的内容的指针 len 本次要写入字节数 wstyle 写方式 输出, 实际写入的字节数 函数功能实现算法描述, */ int do_write(int fd,char *text,int len,char wstyle) unsigned char *buf; unsigned short bknum; int off,tmplen=0,tmplen2=0,i,rwptr; unsigned char *bkptr,*p; char *tx

30、tmp,flag=0; fat *fat1,*fatptr; fat1=(fat *)(myvhard+BLOCKSIZE); txtmp=text; /* 申请临时1024B的buffer */ buf=(unsigned char *)malloc(BLOCKSIZE); if(buf=NULL) printf(malloc failed!n); return -1; rwptr = off = openfilelistfd.count; bknum = openfilelistfd.first; fatptr=fat1+bknum; while(off = BLOCKSIZE ) off

31、=off-BLOCKSIZE; bknum=fatptr-id; if(bknum = END) bknum=fatptr-id=findFree(); if(bknum=END) return -1; fatptr=fat1+bknum; fatptr-id=END; fatptr=fat1+bknum; fatptr-id=END; bkptr=(unsigned char *)(myvhard+bknum*BLOCKSIZE); while(tmplenlen) for(i=0;iBLOCKSIZE;i+) bufi=0; /if(off) / for(i=0;iBLOCKSIZE;i+

32、) bufi=bkptri; tmplen2+; if(tmplen2=openfilelistcurfd.length) break; / /else / /for(i=0;iBLOCKSIZE;i+) / / bufi=0; / / for(p=buf+off;pbuf+BLOCKSIZE;p+) *p=*txtmp; tmplen+; txtmp+; off+; if(tmplen=len) break; /*if(*p)=NULL) break; */ for(i=0;i=BLOCKSIZE) off=off-BLOCKSIZE; bknum=fatptr-id; if(bknum=E

33、ND) bknum=fatptr-id=findFree(); if(bknum=END) return -1; fatptr=fat1+bknum; fatptr-id=END; fatptr=fat1+bknum; bkptr=(unsigned char *)(myvhard+bknum*BLOCKSIZE); free(buf); if(openfilelistfd.countopenfilelistfd.length) openfilelistfd.length=openfilelistfd.count; openfilelistfd.fcbstate=1; return tmple

34、n; /*/ /* 原型声明: unsigned short findFree() 功能描述, 寻找下一个空闲盘块 输入, 无 输出, 返回空闲盘块的id 函数功能实现算法描述, */ unsigned short findFree() unsigned short i; fat *fat1,*fatptr; fat1=(fat *)(myvhard+BLOCKSIZE); for(i=6; iid = FREE) return i; printf(Error,Cant find free block!n); return END; /* 原型声明: int findFreeO() 功能描述,

35、 寻找空闲文件表项 输入, 无 输出, 返回空闲文件表项的id 函数功能实现算法描述, */ int findFreeO() int i; for(i=0;iMAX_OPEN_FILE) printf(The file is not exist!n); return -1; while(wstyle3) printf(Please enter the number of write style:n1.cut writet2.cover writet3.add writen); scanf(%d,&wstyle); getchar(); switch(wstyle) case 1:/截断写 bk

36、num=openfilelistfd.first; fatptr=fat1+bknum; while(fatptr-id!=END) bknum=fatptr-id; fatptr-id=FREE; fatptr=fat1+bknum; fatptr-id=FREE; bknum=openfilelistfd.first; fatptr=fat1+bknum; fatptr-id=END; openfilelistfd.length=0; openfilelistfd.count=0; break; case 2:/覆盖写 openfilelistfd.count=0; break; case

37、 3:/追加写 bknum=openfilelistfd.first; fatptr=fat1+bknum; openfilelistfd.count=0; while(fatptr-id!=END) bknum=fatptr-id; fatptr=fat1+bknum; openfilelistfd.count+=BLOCKSIZE; bkptr=(unsigned char *)(myvhard+bknum*BLOCKSIZE); while(*bkptr !=0) bkptr+; openfilelistfd.count+; break; default: break; printf(p

38、lease input write data:n); gets(text); if(do_write(fd,text,strlen(text),wstyle)0) wlen+=strlen(text); else return -1; if(openfilelistfd.countopenfilelistfd.length) openfilelistfd.length=openfilelistfd.count; openfilelistfd.fcbstate=1; return wlen; /* 原型声明: void my_mkdir(char *dirname) 功能描述, 创建子目录函数,在当前目录下创建名为dirname的目录 输入, dirname 指向新建目录的名字的指针 输出,无 函数功能实现算法描述, */ void