文件系统的设计与实现.docx

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文件系统的设计与实现

学校代码：

学号：

课程设计

题目：

文件系统的设计与实现

学生姓名：

学院：

系别：

计算机系

专业：

班级：

指导教师：

内蒙古工业大学课程设计任务书

（一）

学院（系）：

信息学院计算机系课程名称：

操作系统课程设计指导教师（签名）：

专业班级：

软件工程学生姓名：

学号：

一、课程设计题目

文件系统的设计与实现

二、课程设计的目的

通过设计一个小型文件系统，进一步掌握文件管理的方法和技术，使学生初步具有研究、设计、编制和调试操作系统模块的能力。

三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等）

原始数据：

文件目录项结构体，盘块结构体。

技术参数：

WindowsXP系统，VC++6.0开发工具。

设计要求：

1．设计基于位示图的文件连续分配算法；

2．设计显示文件目录、建立文件、显示文件内容、复制和删除文件算法；

3．画出以上算法流程图；

4．编程实现算法功能；

5．编写课程设计说明书。

工作量要求：

完成以上设计要求中的所有算法功能。

四、工作进度安排

周四：

布置、讲解题目，收集资料；

周五：

系统分析，算法设计；

周一：

编制、调试程序；

周二：

测试系统，形成设计结论，编写课设报告；

周三：

系统及材料验收，课设答辩。

五、主要参考文献

[1]张尧学编．计算机操作系统教程（第三版）习题解答与实验指导．北京:

清华大学出版社，2006

[2]汤子瀛主编．计算机操作系统（第三版）．西安:

西安电子科技大学出版社，2001

[3]张坤等编．操作系统实验教程．北京:

清华大学出版社，2008

审核批准意见

系（教研室）主任（签字）

第一章设计内容

1.1系统环境

工具：

C语言。

在WINDOWS环境下使用VC++进行编译及运行。

1.2设计目的

通过设计一个小型文件系统，进一步掌握文件管理的方法和技术，使学生初步具有研究、设计、编制和调试操作系统模块的能力。

在任一OS下，建立一个大文件，把它假想成一张盘，在其中实现一个简单的小型文件系统。

该文件系统没有子目录机制，文件连续分配，不考虑换“盘”和分区。

做一个简单的操作界面，提供五条简单的命令：

dir、mkfile、type、copy、delfile，分别用于显示文件目录、建立文件、显示文件内容、复制和删除一个文件。

1.3程序设计思想

参阅操作系统方面的书籍，了解操作系统的文件系统原理。

结合分析课程设计要求，确定各个功能块以及它们之间的关系。

详细设计三个功能块的具体实现，从而确定数据结构所包含的内容。

通过构造这些实体的关系图，数据流图、程序流程图来进行具体的设计。

建立一个系统文件（模拟盘），并对此进行盘块的划分，第一个盘块存放文件目录，第二盘块存放盘块位示图，自第三个盘块开始存放各具体文件的内容，文件目录存放文件的名字，文件的扩展名，开始盘块号，所占用的盘块数目，文件的大小；盘块位示图用来标记盘块是否被占用。

在具体编程之前，设计好每个功能块的具体实现方法，从而可以节省时间和精力，提高速率。

第二章实现文件管理的数据结构

2.1数据结构

设计该文件系统时，我用到了三个数据结构，分别是文件控制块FCB，盘块结构体和模拟盘块结构体，以下为三个数据结构的详细设计。

//文件控制块

typedefstructFCB

{

charname[10];//文件名

charext[4];//扩展名

inti;//开始块号

intamount;//所用总块数

longintsize;//文件大小

structFCB*next;

}FCB;

//盘块结构体

structempty{//盘块结构体

intmap[100];//盘块位示图

intfilenum;//文件数量

}table;

//模拟盘块的结构体（每个结构为一个盘块，共100个盘快）

structpiece

{

chartext[2];//每个盘块的大小为2个字节

}piec[200];

2.2程序功能图

文件系统提供的文件操作具有显示文件目录，建立文件，显示文件内容，复制文件和删除文件五项功能，用户可以通过输入每个功能的选项来进入每个功能块，完成相应的功能。

如下为整个程序的功能图。

图2.1程序功能图

第三章算法和算法流程图

3.1整个系统的流程图

文件系统提供的文件操作具有显示文件目录，建立文件，显示文件内容，复制文件和删除文件五项功能，用户可以通过输入每个功能的选项来进入每个功能块，完成相应的功能。

3.2每个功能块的算法思想和流程图

3.2.1初始化盘块

建立一个系统文件（模拟盘），并对此进行盘块的划分，第一个盘块存放文件目录，表示为table.map[0]=1;第二盘块存放盘块位示图，表示为table.map[1]=1，自第三个盘块开始存放各具体文件的内容，用table.map[i]=0表示盘块可用。

文件系统自动进行初始化工作。

3.2.2用户选择功能

创建一个友好界面voidMainView（），清晰的列出各项功能块，用户通过输入选项进行功能选择，在主函数中调用switch语句，用case语句清晰的调用各个功能块。

当用户输入错误信息时给予提示。

用default:

printf（"输入错误，请重新输入！

\n"）;语句实现。

3.2.3显示文件目录

显示已经创建的文件的名字，文件的扩展名，开始盘块号，所占用的盘块数目，文件的大小。

通过这个功能可以查询文件是否创建成功，是否复制成功，是否删除成功。

3.2.4创建文件

这个功能块是整个程序的主要部分，每个盘块的字节为2，因此根据每个文件内容的大小应该合理的分配，避免造成文件内容的丢失，尤其是当又基数个字时，调用num=（strlen（tex）%2）?

（strlen（tex）/2+1）:

（strlen（tex）/2）语句。

同时，在创建文件时，由于该文件系统没有子目录机制，应该考虑文件重名的问题，通过if语句进行判断。

整个文件系统是连续分配的，初始化point=2，从2号盘块开始连续存放，用for循环实现这个功能：

for（inti=0;i

接下来调节尾指针，通知用户文件创建成功。

如下为创建文件时的流程图。

图3.2创建文件流程图

3.2.5显示文件内容

显示文件内容是，先列出所有文件的清单，用户可以选择一个文件来进行查看其内容，通过输入文件名，文件扩展名来确认要查看的文件，接下来判断文件是否存在，若不存在则显示“不存在此文件“，若存在该文件，则通过输出语句输出该文件的内容。

3.2.6复制文件

这个功能块通过voidCopyFile（）函数实现，先列出系统现有的文件，接下来用户输入要复制的文件名与文件扩展名，确认该文件存在后，可以输入目标文件与目标文件扩展名，利用文件控制块FCB创建新的文件，与创建文件时的实现方法一样。

如下为复制文件的流程图。

图3.3复制文件流程图

3.2.7删除文件

这个功能通过voidDelFile（）函数实现，通过输入要删除的文件名与文件扩展名来确定所要删除的文件。

利用指针p2->next=p1->next删除。

第四章程序调试及运行情况

4.1初始化系统

4.2创建文件

4.3显示文件目录

文件目录存放文件的名字，文件的扩展名，开始盘块号，所占用的盘块数目，文件的大小

4.4显示文件内容

4.5复制文件

通过显示文件目录，查看文件是否复制成功

4.6删除文件

通过显示文件目录，查看文件是否删除成功

4.7退出系统

第五章课程设计出现的问题及解决的方法

1.在写个文件系统时,最难一点就是数据结构的表示方法,这是一个我们在大二学了数据结构以来,用到数据结构最全的,在做这个课程设计时,我们要不时的翻书来察看我们所需的知识点,在做的过程中,会不时的在结构体上再添加有关的内容,因为在第一次写的时候,还没有完全考虑好整个结构。

2.由于一开始设计模型时过于简单，没有考虑文件重名的情况，导致在显示文件内容和删除文件时出现问题，因此在加入了判断文件重名的程序段后很好的解决了这一问题。

3.在编写主函数时，参照老师给出的程序段，利用switch语句，将每个功能块清晰的呈现出来。

4..由于所设计的每个盘块的大小为两个字节，当创建文件的大小为奇数个数时，容易出现文件内容丢失的现象，添加如下这样的语句后可以避免文件内容丢失num=（strlen（tex）%2）?

（strlen（tex）/2+1）:

（strlen（tex）/2）;在通过运行实验时，或多或少的出现了很多问题，这些都是在通过调试，确定错误的根源，最后把错误都解决了。

5.设计思想中提到,建立一个系统文件（模拟盘），并对此进行盘块的划分，第一个盘块存放文件目录，第二盘块存放盘块位示图，自第三个盘块开始存放各具体文件的内容，通过如下程序段实现文件系统的初始化。

voidSystemInit（）

{

for（inti=2;i<100;i++）

table.map[i]=0;//0表示盘快可用

table.map[0]=1;//0号盘块被目录占用

table.map[1]=1;//1号盘块被位示图占用

table.filenum=0;

}

第六章课程设计的体会与自我评价总结

6.1课程设计的体会

课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析，提出和解决实际问题，锻炼实践能力重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，回顾起这次为期一个星期的操作系统课程设计，使我感慨颇多，从选题到分析，从理论到实践，在整整一个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论和实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识同实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学以致用，从而提高自己实际动手能力和独立思考的能力。

在设计中遇到的问题可以说是困难重重，期间遇到各种各样的问题，同时在设计过程中也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解不够深刻，掌握的不够牢固，通过这次课程设计之后，把以前所学过的知识重新温故了一遍。

6.2自我评价与总结

通过这次为期一周的操作系统课程设计，我从中收获了很多，同时也发现了自己有很多的不足之处。

在做一个系统设计时，在编程之前应该全面细致的了解题目，进行充分的理解，全面的设计，包括系统的每一个功能块都因做出详细的设计。

否则，一边编程一边设计容易浪费时间与精力，打乱整个系统设计的思路。

在写个文件系统时,数据结构的表示方法也是比较难掌握的,在做这个课程设计时,我要不时的翻书来察看我们所需的知识点,在做的过程中,会不时的在结构体上再添加有关的内容,因为在第一次写的时候,还没有完全考虑好整个结构。

这周的课程设计从设计到最后书写实验报告，我学习到了许多书本上学习不到的知识，而且巩固了理论知识，将理论和实践结合起来，锻炼了自己独立思考的能力。

同时，在完成这次操作系统的课程设计中，发现自己掌握的知识远远不够，即使学习过的东西掌握的程度也不够。

在今后的学习中更加努力的学习，弥补自己的不足。

参考文献

[1]严蔚敏吴伟民编．数据结构[C