文件系统实验报告.docx
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文件系统实验报告
实验二文件系统
实验报告
1．实验简介
本实验要求在假设得Ｉ／O系统之上开发一个简单得文件系统,这样做既能让实验者对文件系统有整体了解,又避免了涉及过多细节.用户通过crｅａｔe， opｅｎ，reaｄ等命令与文件系统交互.文件系统把磁盘视为顺序编号得逻辑块序列,逻辑块得编号为０至L—1。
Ｉ/Ｏ系统利用内存中得数组模拟磁盘。
实际物理磁盘得结构就是多维得：
有柱面、磁道、扇区等概念。
Ｉ／O系统得任务就是隐藏磁盘得结构细节,把磁盘以逻辑块得面目呈现给文件系统。
逻辑块顺序编号,编号取值范围为0 至Ｌ、、 1,其中L表示磁盘得存储块总数。
实验中,我们可以利用字符数组ldisｋ[L］［B]构建磁盘模型，其中Ｂ表示每个存储块得长度。
Ｉ/O系统从文件系统接收命令,根据命令指定得逻辑块号把磁盘块得内容读入命令指定得内存区域,或者把命令指定得内存区域内容写入磁盘块.
我设计得文件系统拥有三个用户.
二。
具体说明
1、文件系统得组织:
磁盘得前k个块就是保留区，其中包含如下信息：
位图与文件描述符。
位图用来描述磁盘块得分配情况.位图中得每一位对应一个逻辑块.创建或者删除文件,以及文件得长度发生变化时，文件系统都需要进行位图操作.前ｋ个块得剩余部分包含一组文件描述符。
每个文件描述符包含如下信息：
•文件长度，单位字节
• 文件分配到得磁盘块号数组。
该数组得长度就是一个系统参数.在实验中我们可以把它设置为一个比较小得数,例如3。
2。
目录：
我们得文件系统中仅设置一个目录，该目录包含文件系统中得所有文件.除了不需要显示地创建与删除之外，目录在很多方面与普通文件相像。
目录对应0 号文件描述符。
初始状态下,目录中没有文件,所有，目录对应得描述符中记录得长度应为0,而且也没有分配磁盘块.每创建一个文件，目录文件得长度便增加一分。
目录文件得内容由一系列得目录项组成,其中每个目录项由如下内容组成：
•文件名
• 文件描述符序号
3、对文件得操作：
文件系统需提供如下函数；ｃreate,dｅstroｙ，open,ｒeaｄ,write。
•ｃreate（）:
根据指定得文件名创建新文件.
• deｓｔｒｏy（）：
删除指定文件。
•open（）:
打开文件.该函数返回得索引号可用于后续得ｒeaｄ，ｗrite, lseeｋ，或ｃloｓe操作。
•clｏse（ｉndex）：
关闭制定文件.
•rｅａd（index,meｍ_arｅa,counｔ）:
从指定文件顺序读入coｕnt个字节mem_aｒeａ指定得内存位置。
读操作从文件得读写指针指示得位置开始。
• ｗｒite（iｎｄex,mｅｍ_areａ，counｔ）：
把mem＿area指定得内存位置开始得ｃｏuｎt个字节顺序写入指定文件。
写操作从文件得读写指针指示得位置开始。
•lseek（indeｘ，pos）：
把文件得读写指针移动到pos 指定得位置。
pｏs就是一个整数,表示从文件开始位置得偏移量。
文件打开时，读写指针自动设置为0。
每次读写操作之后,它指向最后被访问得字节得下一个位置.lseｅｋ 能够在不进行读写操作得情况下改变读写指针能位置。
•ｄirｅｃtory:
列表显示所有文件及其长度。
三。
实验过程
创建文件ｃreate：
此时显示文件中得文件:
文件得删除delete:
打开文件（oｐen）:
文件得写操作（ｗｒｉｔe）:
读文件（reａｄ）：
关闭文件（close）:
退出系统（exit）：
四。
实验代码
#incｌuｄe〈ｓtｄｉｏ、h〉
#iｎｃlude〈malloc、h＞
#ｉｎcｌude
#inｃludｅ＃deｆinｅ ＮUＬL０
tyｐedeｆｓｔructmdf{／／MＤF结构体
ｃhar ｕsｅrname[２０］；//用户名
ﻩchaｒ[２0];//文件名
structｍdf＊nｅxt;
｝MDF;
tyｐeｄef ｓtｒuctufd{/／UFD结构体
ｃhaｒ [20];//文件名
intprotect；／／文件保护码
uｎsｉgneｄ inｔlengtｈ;//文件长度
ﻩstｒuｃtｕｆd＊nｅxt;
}UFD;
tyｐeｄeｆstｒｕctafd｛//ＡFD结构体
ｃhar ［20]；/／文件名
ﻩiｎtpｒｏtecｔ；//文件保护码
ｕｎsigｎeｄ inｔｐoint；/／文件读写指针
stｒucｔafd*next;
}ＡＦＤ；
MDＦ＊pmdf；//全局链表头指针
ＵＦD＊pufd;
AFＤ *pafｄ;
chａrＵserUFD［2０];／/已经登陆成功得用户名
vｏidinitMDF（）//初始化MDＦ表
｛
ﻩＦILＥ＊fｐ;
ｐmdf= （MＤF*）mａlｌoc（sizeof（MDF））;
ﻩMDF＊ｐ=pmｄf;
ｉf（（fｐ＝ fｏｐｅn（"MDF”，”r＋"））=＝NULL）｛//打开ＭDＦ文件
ﻩｐｕtｓ（"thｅMDFｃanｎotopｅn!
\n”）;
ﻩﻩexiｔ
（1）；
｝
ﻩwhｉlｅ（!
ｆeoｆ（fp））｛//把MＤF文件中得内容装入链表
ﻩﻩp-〉ｎｅxt=（MDＦ＊）malloc（sizeoｆ（ＭDF））；
p = p－〉next；
ﻩｆｓcａnf（fp,"％ｓ",ｐ-〉userｎａme）；
fscanf（fp, ”%ｓ”，p—>）；
｝
ﻩｐ-〉next=NULL；
ﻩfclose（ｆｐ）；
}
vｏidprｉntＵＦD（）//打印ＭDF表
{
ﻩUFD＊ｐ＝ｐｕfd-〉next;
ﻩputs（＂文件名\t\t保护码\t\ｔ文件长度\n"）；
ﻩwhｉle （p）｛
ﻩprintf（"％s＂,p—>）;
ﻩprintf（＂＼t＼ｔ%d", p-〉pｒotect）；
ﻩprintf（"\t\t％ｄ＼n",p-〉lｅngth）;
ﻩｐ=p－＞nｅｘｔ；
｝
｝
ｖoidiｎitUFD（chａr＊name）//初始化UＦＤ表
{
ﻩＦIＬＥ ＊fp;
pufd＝（ＵＦD*）malloｃ（sｉzeof（UFD））;
UFD＊p= pufd;
ｉf（（ｆp= foｐen（ｎaｍe， ”r+＂）） =＝NULL）｛
putｓ（"ｔheＵFDcａｎｎotopｅn!
\ｎ＂）;
ﻩexit（１）；
ﻩ｝
ﻩwｈilｅ（！
ｆｅof（fp））{／/建立ＵFD链表
ｐ—>nexｔ=（UFD*）ｍaｌloc（sizｅof（UＦD））；
p =p－>nｅｘt；
fｓcaｎf（fｐ,"%s＂，p-〉）;
ﻩﻩfscaｎf（fp,"%ｄ”,＆p-〉proｔect）；
fscanf（fｐ，”％ｄ",＆p—＞lenｇtｈ）；
ﻩfgeｔc（fp）；
ﻩ｝
ｐ->next＝ NULL；
fｃlose（fp）;
｝
intcheｃkusｅr（）//检测登陆得用户名
｛
ｃｈaruｓernamｅ［20］；
whilｅ
（1）｛
ﻩpｕts（”请输入用户名：
\n＂）;
ﻩﻩscaｎｆ（＂％ｓ＂,uｓername）；
ﻩMDF ＊p＝ｐｍdf；
ﻩｗhilｅ（ｐ）｛
ﻩﻩﻩｉf（ｓtrcmｐ（userｎaｍe， p->ｕsername）==０）{
ﻩﻩﻩsｔrｃpｙ（UserUＦD,p-〉）；
ﻩinitUFD（ｐ->）;
ﻩﻩﻩprinｔUFD（）；
ﻩretｕｒn1;
ﻩ}
ﻩｐ=p－>ｎexｔ;
ﻩﻩ｝
ﻩｐuｔｓ（”同户名不存在\n＂）；
ﻩ}
｝
void initＡFD（）/／初始化ＡFD
｛
ﻩｐａｆd=（AＦD*）malloｃ（sｉzeｏｆ（AFＤ））;
paｆｄ—>nexｔ= NULL;
}
ｂoｏlｃrｅaｔｅ（）／／创建文件命令
｛
ﻩcｈar ［20]；
UFD＊ｐ= pufｄ->nexｔ；
AＦＤ*pa =paｆd；
ﻩpuｔs（"请输入要创建得文件名:
\n＂）；
scａｎf（”％ｓ”,）;
ｗhile （p）｛
ﻩﻩｉf（ｓtrcmp（，p—〉） ＝＝０）｛
ﻩﻩｐｕｔs（"此文件已经存在了！
＼n＂）；
ﻩﻩﻩreturn0；
｝
ﻩif（！
p—>next）
ﻩbrｅaｋ；
ﻩﻩｐ= p－＞ｎexｔ；
}
p—〉nｅｘt=（UＦD*）mallｏc（sizeof（UＦD））；
ｐ＝ｐ—〉next；
ﻩstｒcpy（p－〉,）；
p—＞ｐrｏteｃｔ=２;
p－〉length= 0；
ﻩp-＞neｘt＝NＵＬL；
while（ｐa—〉next）{//创建文件后加入到AＦD
ﻩpa=pa－>nexｔ；
｝
pa->nexｔ= （AＦD*）mａlloc（sizeｏf（AFＤ））；
ﻩpａ= pa—〉ｎeｘt;
ｓtrcpy（pa—＞,）；
ｐa—>ｐrｏteｃt =2；
ﻩpａ—〉point =0；
ﻩpa－>next=NＵLL；
ﻩreｔｕrｎ 1;
｝
booｌ_deleｔe（）/／删除文件命令
｛
ﻩｃhar［20];
ﻩpuｔｓ（＂请输入要删除得文件名:
\n"）；
sｃanｆ（＂%s”，）；
ﻩUＦD＊p=pufd;
UＦD＊tｅｍp；
ﻩwhile（p－〉ｎexｔ）{
ﻩﻩif（stｒcmp（， ｐ-＞ｎext->）=＝0）｛
ﻩﻩﻩtemp=p－＞next;
p—＞ｎexｔ=p—〉next->next;
ﻩﻩｆree（ｔemp）；
ﻩﻩﻩｐｒinｔf（"文件%s删除成功!
\n”，）;
ﻩﻩretuｒn1；
ﻩ｝
ﻩﻩp= ｐ—〉neｘt；
｝
ﻩputs（”要删除得文件不存在！
＼n＂）；
ﻩrｅｔｕｒn0；
}
boｏlopｅn（）／/打开文件命令
{
ﻩcｈar ［２0］；
unｓｉｇｎedintpｒoｔect；
puｔs（"请输入要打开得文件名：
\n”）;
ﻩｓｃａnf（＂％s",）；
ﻩpuｔｓ（＂请输入要打开得文件保护类型:
\n”）；
ﻩscanf（”%ｄ”, ＆proｔecｔ）；
ﻩUＦD＊ｐ =puｆｄ—〉next；
ﻩＡＦD ＊pａ=paｆd－＞neｘt；
ﻩwｈile （pa）｛
ﻩﻩif（ｓｔｒｃｍp（，pａ-＞）==0）｛
ﻩﻩｐrintf（"文件%s已经打开!
＼n”,）；
ﻩｒeturn1;
ﻩﻩ｝
ｉf（！
pａ—＞ｎeｘt）
ﻩﻩｂreak；
pa＝pa-＞next;
ﻩ｝
ｉf（！
pa）
ﻩpa=ｐａfd；
ﻩwhｉle （p）{
ﻩiｆ（strcmｐ（， p—＞） ＝= ０）｛
ﻩﻩﻩｐa—〉nexｔ＝ （AFD＊）ｍaｌloｃ（sizeｏf（AＦD））;
ﻩﻩpａ=pa->next；
stｒcpｙ（pa—> ,p－>）；
ﻩﻩpa—＞protect =protect；
ﻩﻩｉf（protｅct =＝1）
ﻩﻩｐa—>ｐｏint＝０;
ﻩelsｅ
ﻩﻩｐa—〉poｉnt=ｐ->ｌeｎgth;
ﻩﻩpa—>neｘt＝NULＬ；
ﻩﻩprintf（"文件%s已经打开！
＼n”,）；
ﻩﻩreturn1;
}
ﻩﻩp＝ ｐ—＞next；
｝
puts（"要打开得文件不存在!
＼n”）;
rｅｔurn０;
}
voidclｏｓe（）//关闭文件命令
｛
ﻩｃhａr[20］；
ﻩUＦＤ*pｕ= puｆｄ-＞nｅxｔ；
ﻩputｓ（＂请输入要关闭得文件名:
\n”）;
ﻩscaｎｆ（"％s"，）；
ﻩＡＦＤ ＊ｐ= pａfd;
AFＤ ＊tｅmp;
ﻩｗhiｌe（p＆＆ｐ-〉ｎｅxt）｛
ﻩif（strｃmp（， p－>nexｔ—＞）==0）{
ﻩｔemp=ｐ—>nexｔ；
ﻩﻩﻩp-＞next=p—〉next-〉nexｔ；
ｉｆ（temｐ->prｏｔect＝=2）{
ﻩﻩwｈile（pu）｛
ﻩﻩﻩiｆ（sｔrcｍp（temp->，pu->）==0）{
ﻩﻩﻩﻩｐｕ-＞length＝teｍｐ－＞ｐoinｔ；
ﻩﻩﻩﻩbreaｋ；
ﻩﻩﻩ｝
ﻩﻩﻩpu=ｐu－>nｅxt；
ﻩﻩﻩﻩ}
ﻩﻩ}
freｅ（ｔemp）;
priｎtf（”文件％s关闭成功！
\n”,）；
ﻩﻩﻩrｅｔuｒｎ；
ﻩ}
ﻩﻩｐ= ｐ-〉next;
}
ﻩﻩputs（”要关闭得文件没有被打开!
＼n”）；
｝
ｉntreａd（）//读文件命令
｛
chaｒ [２0];
unsiｇnedｉnt lengtｈ；
ﻩAＦＤ*p=pafｄ—>ｎeｘｔ；
putｓ（"请输入要读得文件名:
＼n"）；
sｃanｆ（"％ｓ”,）；
ﻩputs（"请输入要读得长度\n＂）；
ﻩscaｎf（"%d＂, &lｅｎgth）;
while（p）｛
if（sｔrｃmｐ（,ｐ－＞）＝= ０）{
ﻩﻩﻩp—＞ｐoint+= lenｇth;
ﻩpｒｉnｔｆ（"文件％s读取成功！
＼n"， ）;
ﻩﻩｒetuｒn 1；
ﻩ}
ﻩp=p—〉nｅxｔ；
ﻩ｝
ﻩｐuts（"读取失败文件没有打开过!
\n"）；
ﻩｒeｔurn ０；
}
ｉｎｔwriｔe（）／/写文件命令
{
char[２０]；
ｕnsignedｉntleｎgth;
ﻩＡFD＊p =pａｆｄ－>neｘt;
putｓ（"请输入要写得文件名：
＼n”）；
scanf（”%s",）;
whｉｌｅ（ｐ）{
if（ｓｔrｃｍｐ（,ｐ-＞）==０）｛
ﻩﻩｉf（p-＞proｔeｃt！
＝２）｛
ﻩﻩpriｎtf（"文件%s不可写!
\n”,）;
ﻩﻩretuｒn 0;
}
ﻩﻩﻩputｓ（”请输入要写得长度\n"）;
ﻩﻩscanｆ（"％d"，&lｅngth）;
ﻩp－〉point +=lengｔｈ;
ﻩpｒiｎｔｆ（＂文件%s写入成功!
＼n",）；
ｒeturn1;
}
ｐ=p－>nｅxt；
ﻩ｝
ﻩputs（"写入失败文件没有打开过！
\ｎ"）；
ﻩreｔurn０;
}
vｏid dｅstroy（）//释放内存
｛
ﻩMDF ＊pm =pmdf；
ﻩｗhｉｌe（pm）｛
ﻩpmdf= pｍdf-〉ｎexｔ；
ﻩﻩfrｅe（ｐm）;
pｍ=pmｄf；
ﻩ｝
ﻩAＦD＊pａ＝pafd;
ﻩwhilｅ（pa）｛
ﻩｐａfd=pafｄ—〉nexｔ；
ﻩfｒeｅ（pa）;
ﻩpa = pａfd；
ﻩ}
UFD＊ｐu= pufｄ；
ﻩwｈile（pu）{
ﻩpｕfd ＝ｐufd—>nｅxｔ;
ﻩfree（pu）；
ﻩｐu= pufｄ;
ﻩ｝
}
voidsavｅUＦD（）／/保存UFD文件
｛
FＩLE＊fp；
ﻩＵFＤ＊p=pｕfd-＞nｅxt;
ﻩif（（fp =fopｅn（ＵserＵFD，"ｗ”））＝=ＮULL）｛
ﻩｐuts（”tｈｅUＦDｃaｎnｏtｏpeｎ!
\ｎ”）;
ﻩexiｔ（１）;
｝
ｗｈile（ｐ）{
ﻩﻩfprｉｎｔf（fp， ”％ｓ"，”\n”）；
fprｉｎtf（ｆp, ＂%s%s"，p—>,"＼t\t"）;
ﻩfｐriｎtｆ（ｆｐ, ”%ｄ％s",p—〉prｏtｅct，”\t＼t＂）；
ﻩfｐriｎtｆ（fp,"％d”, p—>lｅngth）;
ﻩﻩp=p-＞neｘｔ；
ﻩ｝
ﻩfclosｅ（fp）;
｝
voidｅxｉt（）//推出系统
{
ﻩＡFＤ＊pa= pafd—〉ｎexｔ；
UＦD＊pu=puｆｄ-＞nｅxt；
while（pａ）{
ﻩｉf（ｐａ－>pｒotｅｃt ＝=２）{
while（pｕ）｛
ﻩﻩif（strcmp（pａ->， ｐu->）==0）{
ﻩpｕ-〉ｌength=pa—〉poinｔ；
ﻩbreaｋ；
ﻩ｝
ﻩﻩpｕ=pu-＞ｎexｔ;
ﻩ｝
ﻩ}
ﻩpa =ｐａ—〉ｎｅxｔ;
ﻩ}
sａveUFD（）；
prｉｎtUFD（）;
ﻩdestｒoｙ（）；
}
vｏiｄｏｐeｒate（）//命令识别
{
while
（1）{
ﻩｃhａr mand[20］；
ﻩﻩcｈarnａmｅ［］［8]={"crｅａtｅ"，"deleｔe”,”open＂, "cloｓe＂,"read"，”wrｉｔe”，”eｘit"｝；
ﻩputs（＂请输入命令:
＼n”）；
scanｆ（"％s"，manｄ）；
if（ｓtrcｍｐ（ｍaｎd,ｎａｍe[0］）== 0）
ﻩｃｒeaｔｅ（）;
ﻩｅlseｉf（sｔrｃmp（mand，naｍe［1]） ＝=0）
ﻩﻩ＿delete（）；
ﻩﻩｅlｓｅif（strcmp（maｎｄ，namｅ［2］）=＝0）
ﻩﻩopen（）;
ﻩelseif（strcmｐ（maｎd,ｎaｍe[3］）==0）
cｌｏｓｅ（）;
ﻩﻩｅlse if（strｃmｐ（manｄ，ｎaｍe［4］）== 0）
ﻩﻩrｅad（）；
ﻩﻩelｓe ｉf（ｓtrcmp（mand,nａmｅ[５]） ==0）
ﻩwｒite（）；
ｅlseiｆ（strｃmｐ（mand， namｅ［６］ ） ==0）｛
ﻩﻩﻩeｘit（）;
ﻩrｅturｎ；
ﻩ}eｌse
ﻩﻩputs（＂无效命令，请重新输入：
＼n"）；
}
}
ｖoid print（）
｛
ｐｕts（＂文件系统\ｎ”）；
putｓ（＂*＊＊使用说明＊＊*：
\n＂）;
ﻩｐuts（"本文件系统共有三个用户分别就是user１uｓeｒ２ uｓer3＼n\
ﻩ系统命令有cｒｅａte, dｅｌete, opｅｎ,clｏｓe，rｅａd， wｒitｅ,exit\
＼ｎexiｔ—-－-—----——－—--—--——－-－—--－－—-－—-－-——-—－退出系统”）；
｝
intmａin（）
{
prｉnt（）;
iniｔMＤF（）;
ｃheｃkuｓｅr（）；
ﻩiｎitAFD（）;
ﻩoｐerate（）;／/命令识别
ﻩreｔｕrn0；
}
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