简单文件系统的实现的实验报告.docx
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简单文件系统的实现的实验报告
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
姓名：
庄严
班级：
09056011
学号：
09056012
学院：
计算机学院
专业：
计算机科学与技术（2+2）
负责老师：
胡志凌
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
1，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
1，程序设计思想
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FAT16文件系统，结构如下：
1块2块2块995块
引导块FAT1FAT2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
文件系统存在
文件系统不存在
等待用户输入命令
。
。
。
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）Read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
8，Close
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
#defineBLOCKSIZE1024
#defineSIZE1024000
#defineEND65535
#defineFREE0
#defineROOT_BLOCKNUM2
#defineMAX_OPEN_FILE10
#defineMAX_TXT_SIZE10000
typedefstructFCB
{
charfilename[8];/*8B文件名*/
charexname[3];/*3B扩展名*/
unsignedcharattribute;/*文件属性字段*/
charretainbyte[10];/*10B保留字*/
unsignedshorttime;/*文件创建时间*/
unsignedshortdate;/*文件创建日期*/
unsignedshortfirst;/*首块号*/
unsignedlonglength;/*文件大小*/
}fcb;
/*
文件分配表fileallocationtable
*/
typedefstructFAT
{
unsignedshortid;
}fat;
/*
属性对照表
位76543210
属性保留保留存档子目录卷标系统文件隐藏只读
*/
typedefstructUSEROPEN
{
charfilename[8];/*8B文件名*/
charexname[3];/*3B扩展名*/
unsignedcharattribute;/*文件属性字段*/
charretainbyte[10];/*10B保留字*/
unsignedshorttime;/*文件创建时间*/
unsignedshortdate;/*文件创建日期*/
unsignedshortfirst;/*首块号*/
unsignedlonglength;/*文件大小*/
charfree;/*表示目录项是否为空0空1分配*/
intfather;/*父目录的文件描述符*/
intdirno;/*相应打开文件的目录项在父目录文件中的盘块号*/
intdiroff;/*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*/
chardir[MAX_OPEN_FILE][80];/*相应打开文件所在的目录*/
intcount;/*读写指针在文件中的位置*/
charfcbstate;/*是否修改了文件的FCB内容，修改置1，否则为0*/
chartopenfile;/*表示该用户打开的表项是否为空，若值为0，表示为空*/
}useropen;
typedefstructBLOCK0
{
unsignedshortfbnum;
charinformation[200];
unsignedshortroot;
unsignedchar*startblock;
}block0;
/*全局变量定义*/
unsignedchar*myvhard;/*指向虚拟磁盘的起始地址*/
useropenopenfilelist[MAX_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*/
intcurfd;
charcurrentdir[80];/*记录当前目录的文件名*/
unsignedchar*startp;/*记录虚拟磁盘上数据区开始位置*/
charfilename[]="c:
\\myfilesys";/*虚拟空间保存路径*/
unsignedcharbuffer[SIZE];
/*函数声明*/
voidstartsys（）;
voidmy_format（）;
voidmy_cd（char*dirname）;
voidmy_mkdir（char*dirname）;
voidmy_rmdir（char*dirname）;
voidmy_ls（）;
voidmy_create（char*filename）;
voidmy_rm（char*filename）;
intmy_open（char*filename）;
intmy_close（intfd）;
intmy_write（intfd）;
intdo_write（intfd,char*text,intlen,charwstyle）;
unsignedshortfindFree（）;
intmy_read（intfd,intlen）;
intdo_read（intfd,intlen,char*text）;
voidmy_exitsys（）;
/*函数设计*/
/*文件系统初始化*/
/*
原型声明:
voidstartsys（）
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
*/
voidstartsys（）
{
FILE*fp;
inti;
myvhard=（unsignedchar*）malloc（SIZE）;
memset（myvhard,0,SIZE）;
fp=fopen（filename,"r"）;
if（fp）
{
fread（buffer,SIZE,1,fp）;
fclose（fp）;
if（buffer[0]!
=0xaa||buffer[1]!
=0xaa）
{
printf（"myfilesysisnotexist,begintocreatthefile...\n"）;
my_format（）;
}
else
{
for（i=0;imyvhard[i]=buffer[i];
}
}
else
{
printf（"myfilesysisnotexist,begintocreatthefile...\n"）;
my_format（）;
}
strcpy（openfilelist[0].filename,"root"）;
strcpy（openfilelist[0].exname,"di"）;
openfilelist[0].attribute=0x2d;
openfilelist[0].time=（（fcb*）（myvhard+5*BLOCKSIZE））->time;
openfilelist[0].date=（（fcb*）（myvhard+5*BLOCKSIZE））->date;
openfilelist[0].first=（（fcb*）（myvhard+5*BLOCKSIZE））->first;
openfilelist[0].length=（（fcb*）（myvhard+5*BLOCKSIZE））->length;
openfilelist[0].free=1;
openfilelist[0].dirno=5;
openfilelist[0].diroff=0;
openfilelist[0].count=0;
openfilelist[0].fcbstate=0;
openfilelist[0].topenfile=0;
openfilelist[0].father=0;
memset（currentdir,0,sizeof（currentdir））;
strcpy（currentdir,"\\root\\"）;
strcpy（openfilelist->dir[0],currentdir）;
startp=（（block0*）myvhard）->startblock;
ptrcurdir=&openfilelist[0];
curfd=0;
}
/*
原型声明:
voidmy_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FAT1FAT2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
*/
voidmy_format（）
{
FILE*fp;
fat*fat1,*fat2;
block0*b0;
time_t*now;
structtm*nowtime;
unsignedchar*p;
fcb*root;
inti;
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,"MyFileSystemVer1.0\nBlocksize=1KBWholesize=1000KBBlocknum=1000RootBlocknum=2\n"）;
/*
FAT1,FAT2
前面五个磁盘块已分配，标记为END
*/
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;i{
（*fat1）.id=FREE;
（*fat2）.id=FREE;
fat1++;
fat2++;
}
/*
创建根目录文件root，将数据区的第一块分配给根目录区
在给磁盘上创建两个特殊的目录项：
".",".."，
除了文件名之外，其它都相同
*/
p+=BLOCKSIZE*5;
root=（fcb*）p;
strcpy（root->filename,"."）;
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*sizeof（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（fcb）;
root++;
for（i=2;i{
root->filename[0]='\0';
}
fp=fopen（filename,"w"）;
b0->startblock=p+BLOCKSIZE*4;
fwrite（myvhard,SIZE,1,fp）;
free（now）;
fclose（fp）;
}
/**/
/*
原型声明:
voidmy_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：
*/
voidmy_exitsys（）
{
FILE*fp;
fcb*rootfcb;
chartext[MAX_TXT_SIZE];
while（curfd）
curfd=my_close（curfd）;
if（openfilelist[curfd].fcbstate）
{
openfilelist[curfd].count=0;
do_read（curfd,openfilelist[curfd].length,text）;
rootfcb=（char*）text;
rootfcb->length=openfilelist[curfd].length;
openfilelist[curfd].count=0;
do_write（curfd,text,openfilelist[curfd].length,2）;
}
fp=fopen（filename,"w"）;
fwrite（myvhard,SIZE,1,fp）;
free（myvhard）;
fclose（fp）;
}
/*
原型声明:
intdo_read（intfd,intlen,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：
fdopen（）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：
*/
intdo_read（intfd,intlen,char*text）
{
unsignedchar*buf;
unsignedshortbknum;
intoff,i,lentmp;
unsignedchar*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=（unsignedchar*）malloc（1024）;
if（buf==NULL）
{
printf（"mallocfailed!
\n"）;
return-1;
}
off=openfilelist[fd].count;
bknum=openfilelist[fd].first;
fatptr=fat1+bknum;
while（off>=BLOCKSIZE）
{
off=off-BLOCKSIZE;
bknum=fatptr->id;
fatptr=fat1+bknum;
if（bknum==END）
{
printf（"Error,theblockisnotexist.\n"）;
return-1;
}
}
bkptr=（unsignedchar*）（myvhard+bknum*BLOCKSIZE）;
//strncpy（buf,bkptr,BLOCKSIZE）;
for（i=0;i{
buf[i]=bkptr[i];
}
while（len>0）
{
if（BLOCKSIZE-off>len）
{
//strncpy（txtmp,buf+off,len）;
//len=len-len;
//openfilelist[fd].count+=len;
//off+=len;
for（p=buf+off;len>0;p++,txtmp++）
{
*txtmp=*p;
len--;
off++;
openfilelist[fd].count++;
}
}
else
{
//strncpy（txtmp,buf+off,BLOCKSIZE-off）;
//len=len-（BLOCKSIZE-off）;
//openfilelist[fd].count+=（BLOCKSIZE-off）;
for（p=buf+off;p
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