操作系统课程设计文件系统的实现.docx
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操作系统课程设计文件系统的实现
课程设计报告
（20--20年度第学期）
课程名称:
操作系统实验
课设题目:
文件系统的实现
院系:
控制与计算机工程学院
班级:
姓名:
指导教师:
设计周数:
一周
成绩:
20年月日
设计报告内容
1、需求分析
用C或C++编写和调试一个文件系统，功能使用命令行的方式实现。
模拟文件管理的工作过程。
加深理解文件系统的内部功能和内部实现。
用内存模拟磁盘用结构体数组描述个不同的磁盘区域。
磁盘的存取单元是磁盘块，一个盘块的大小是64字节。
每个目录项16个字节，目录项下只允许建立4个子目录或者文件。
i-node位图1块64个字节，共512位，可以描述512个i-node的使用情况。
i-node的长度是16字节。
文件超过两个盘块会用到一级索引。
每个以及索引盘块（64字节）可以包含16个盘块号。
文件包含目录文件和文本文件。
实现Format,Mkfile,Mkdir,Cd,Delfile,Deldir,Dir,Copy,Open,Viewinodebitmap,Viewblockbitmap等功能。
二、整体功能及设计（功能划分及流程图）
1、数据结构：
structDirectoryEntry{//目录项
charname[8];//文件或目录名
intdirid;//目录标志（0为文件,1为目录）
intinodenumber;//i-node编号
};
structDirectoryEntryInBlock{
DirectoryEntryde[4];//每个目录项大小为16字节，64字节空间最多可以存储4个目录项
intnum;//磁盘块存储的目录项数目
};
structindexaddressstruct{
intindexaddress[16];//每个索引块大小为4字节，64字节空间最多可以存储16个索引块号
intnum;//索引块存储的索引数目
};
unionBlock{//单个盘块64个字节大小可以存储文件内容或者存储目录项或者存储索引块号
charspace[64];//空间大小为64个字节用于存储文件内容
DirectoryEntryInBlockdeib;
indexaddressstructias;
};
structinodeStruct{//i-node结构
intblockamount;//盘块数
intdirectblockaddress1,directblockaddress2;//直接盘块地址*2
intstairindexaddress;//一级索引地址
};
structDiskBlock{//磁盘布局
DirectoryEntryrootdirectory[4];//根目录,最多4个目录项
charinodebitmap[512];//512个i-node状态
charblockbitmap[1024];//1024个磁盘块状态
inodeStructinode[512];//512个i-node存储区
Blockdatablock[1024];//数据块存储区
};
staticDiskBlockdb;//全局磁盘变量
introotdirectoryamount;//用于记录根目录的使用数目，最大为4
intinodeamount;//用于记录i-node的使用数目，最大为512
intdatablockamount;//用于记录数据块的使用数目，最大为1024
intspaceamount;//用于记录数据块中64位字节的使用数目，最大为64
DirectoryEntryfilelist[500];//用于记录文件方便遍历检索
DirectoryEntrydirectorylist[500];//用于记录目录方便
intfileamount;//用于记录文件数目
intdirectoryamount;//用于记录目录的数目
charlocalposition[8];//用于记录当前位置
2、文件系统相关图
（1）文件系统简单结构图如图1所示。
图1文件系统简单结构图
（2）磁盘构成示意图如图2所示
图2磁盘构成示意图
（3）文件构成图如图3所示。
文件或目录名
目录标志
I-node编号
图3文件构成图
（4）I-node构成图如图4所示。
图4I-node构成图
三、编程实现：
（主要功能代码及解释）
voidFormat（）{//初始化
inti,j;
for（i=0;i<4;i++）{
memset（db.rootdirectory[i].name,0,8）;//给文件或目录名初始化
db.rootdirectory[i].dirid=-1;
db.rootdirectory[i].inodenumber=-1;
}
for（i=0;i<512;i++）{
db.inodebitmap[i]=0;
db.inode[i].blockamount=0;
db.inode[i].directblockaddress1=-1;
db.inode[i].directblockaddress2=-1;
db.inode[i].stairindexaddress=-1;
}
for（i=0;i<1024;i++）
{
db.blockbitmap[i]=0;
memset（db.datablock[i].space,0,64）;//给单个盘块的64字节空间初始化
db.datablock[i].deib.num=0;
db.datablock[i].ias.num=0;
for（j=0;j<4;j++）
db.datablock[i].deib.de[j].inodenumber=-1;
for（j=0;j<4;j++）
db.datablock[i].ias.indexaddress[j]=-1;
}
for（i=0;i<500;i++）{
memset（filelist[i].name,0,8）;
filelist[i].dirid=-1;
filelist[i].inodenumber=-1;
memset（directorylist[i].name,0,8）;
directorylist[i].dirid=-1;
directorylist[i].inodenumber=-1;
}
rootdirectoryamount=0;
inodeamount=0;
datablockamount=0;
spaceamount=0;
fileamount=0;
directoryamount=0;
strcpy（localposition,"Root"）;
}
voidMkfile（）{//创建文件
charfilename[8],path[10];
printf（"文件名称：
"）;
scanf（"%s",filename）;
printf（"文件路径：
"）;
scanf（"%s",path）;
if（strcmp（path,"Root"）==0）{
if（rootdirectoryamount<4）{
strcpy（db.rootdirectory[rootdirectoryamount].name,filename）;
db.rootdirectory[rootdirectoryamount].dirid=0;
db.rootdirectory[rootdirectoryamount].inodenumber=inodeamount;
db.inode[inodeamount].blockamount=1;
db.inode[inodeamount].directblockaddress1=datablockamount;
db.inodebitmap[inodeamount]=1;
db.blockbitmap[datablockamount]=1;
filelist[fileamount]=db.rootdirectory[rootdirectoryamount];
rootdirectoryamount++;
inodeamount++;
datablockamount++;
fileamount++;
printf（"文件创建成功\n"）;
}
else
printf（"创建失败，根目录已满\n"）;
}
else{
for（inti=0;iif（strcmp（path,directorylist[i].name）==0）{
inttnum=db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.num;
if（tnum>4）{
printf（"创建失败，该目录已满\n"）;
break;
}
else{strcpy（db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[tnum].name,filename）;db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[tnum].dirid=0;
db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[tnum].inodenumber=inodeamount;
db.inode[inodeamount].blockamount=1;
db.inode[inodeamount].directblockaddress1=datablockamount;
db.inodebitmap[inodeamount]=1;
db.blockbitmap[datablockamount]=1;
filelist[fileamount]=db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[tnum];
inodeamount++;
datablockamount++;
fileamount++;
db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.num++;
printf（"文件创建成功\n"）;
break;
}
}
}
if（i>=directoryamount）
printf（"创建失败，路径有误\n"）;
}
}
voidMkdir（）{//创建目录
chardirectoryname[8],path[10];
printf（"目录名称：
"）;
scanf（"%s",directoryname）;
printf（"目录路径：
"）;
scanf（"%s",path）;
if（strcmp（path,"Root"）==0）{
if（rootdirectoryamount<4）{
strcpy（db.rootdirectory[rootdirectoryamount].name,directoryname）;
db.rootdirectory[rootdirectoryamount].dirid=1;
db.rootdirectory[rootdirectoryamount].inodenumber=inodeamount;
db.inode[inodeamount].blockamount=1;
db.inode[inodeamount].directblockaddress1=datablockamount;
db.inodebitmap[inodeamount]=1;
db.blockbitmap[datablockamount]=1;
directorylist[directoryamount]=db.rootdirectory[rootdirectoryamount];
rootdirectoryamount++;
inodeamount++;
datablockamount++;
directoryamount++;
printf（"目录创建成功\n"）;
}
else
printf（"创建失败，根目录已满\n"）;
}
else{
for（inti=0;iif（strcmp（path,directorylist[i].name）==0）{
inttnum=db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.num;
if（tnum>4）{
printf（"创建失败，该目录已满\n"）;
break;
}
else{
strcpy（db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[tnum].name,directoryname）;
db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[tnum].dirid=1;
db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[tnum].inodenumber=inodeamount;
db.inode[inodeamount].blockamount=1;
db.inode[inodeamount].directblockaddress1=datablockamount;
db.inodebitmap[inodeamount]=1;
db.blockbitmap[datablockamount]=1;
directorylist[directoryamount]=db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[tnum];
inodeamount++;
datablockamount++;
directoryamount++;
db.datablock[db.inode[directorylist[i].inodenumber].directblockaddress1].deib.num++;
printf（"目录创建成功\n"）;
break;
}
}
}
if（i>=directoryamount）
printf（"创建失败，路径有误\n"）;
}
}
voidCd（）{//更改当前目录项
printf（"请输入当前目录为：
"）;
scanf（"%s",localposition）;
printf（"当前目录位置修改成功\n"）;
}
voidDelfile（）{//删除文件
charfilename[8];
inti,j,k,flag;
printf（"请输入要删除的文件的名称：
"）;
scanf（"%s",filename）;
for（k=0;kif（strcmp（db.rootdirectory[k].name,filename）==0）{
memset（db.rootdirectory[k].name,0,8）;
db.rootdirectory[k].dirid=-1;
db.rootdirectory[k].inodenumber=-1;
break;
}
}
for（k=0;kfor（j=0;jif（strcmp（db.datablock[db.inode[directorylist[k].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[j].name,filename）==0）{
memset（db.datablock[db.inode[directorylist[k].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[j].name,0,8）;
db.datablock[db.inode[directorylist[k].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[j].dirid=-1;
db.datablock[db.inode[directorylist[k].inodenumber].directblockaddress1].deib.de[j].inodenumber=-1;
break;
}
}
}
for（i=0;iif（strcmp（filename,filelist[i].name）==0）{
flag=i;
if（db.inode[filelist[i].inodenumber].blockamount==1）{
memset（db.datablock[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1].space,0,64）;
db.inode[filelist[i].inodenumber].blockamount=0;
db.inodebitmap[filelist[i].inodenumber]=0;
db.blockbitmap[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1]=0;
db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1=-1;
printf（"文件删除成功\n"）;
break;
}
elseif（db.inode[filelist[i].inodenumber].blockamount==2）{
memset（db.datablock[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1].space,0,64）;
memset（db.datablock[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress2].space,0,64）;
db.inode[filelist[i].inodenumber].blockamount=0;
db.inodebitmap[filelist[i].inodenumber]=0;
db.blockbitmap[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1]=0;
db.blockbitmap[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress2]=0;
db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1=-1;
db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress2=-1;
printf（"文件删除成功\n"）;
break;
}
else{
inttemp=db.inode[filelist[i].inodenumber].blockamount-2;
memset（db.datablock[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1].space,0,64）;
memset（db.datablock[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress2].space,0,64）;
db.inode[filelist[i].inodenumber].blockamount=0;
db.inodebitmap[filelist[i].inodenumber]=0;
db.blockbitmap[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1]=0;
db.blockbitmap[db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress2]=0;
db.blockbitmap[db.inode[filelist[i].inodenumber].stairindexaddress]=0;
db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress1=-1;
db.inode[filelist[i].inodenumber].directblockaddress2=-1;
for（intj=0;jinttemp1=db.data
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