操作系统文件管理系统模拟实验.docx
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操作系统文件管理系统模拟实验
文件管理系统模拟
1.实验目的
通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现
2.实验内容
为Linux系统设计一个简单的二级文件系统。
要求做到以下几点：
（1）可以实现下列几条命令（至少4条）
login用户登录
dir列文件目录
create创建文件
delete删除文件
open打开文件
close关闭文件
read读文件
write写文件
（2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度；
（3）源文件可以进行读写保护。
3.实验提示
（1）首先应确定文件系统的数据结构：
主目录、子目录及活动文件等。
主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。
（2）用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。
入file0,file1,file2…并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。
4.源代码
#include
#include
#include
#defineMEM_D_SIZE1024*1024//总磁盘空间为1M
#defineDISKSIZE1024//磁盘块的大小1K
#defineDISK_NUM1024//磁盘块数目1K
#defineFATSIZEDISK_NUM*sizeof（structfatitem）//FAT表大小
#defineROOT_DISK_NOFATSIZE/DISKSIZE+1//根目录起始盘块号
#defineROOT_DISK_SIZEsizeof（structdirect）//根目录大小
#defineDIR_MAXSIZE1024//路径最大长度为1KB
#defineMSD5//最大子目录数5
#defineMOFN5//最大文件深度为5
#defineMAX_WRITE1024*128//最大写入文字长度128KB
structfatitem/*size8*/
{
intitem;/*存放文件下一个磁盘的指针*/
charem_disk;/*磁盘块是否空闲标志位0空闲*/
};
structdirect
{
/*-----文件控制快信息-----*/
structFCB
{
charname[9];/*文件/目录名8位*/
charproperty;/*属性1位目录0位普通文件*/
intsize;/*文件/目录字节数、盘块数）*/
intfirstdisk;/*文件/目录起始盘块号*/
intnext;/*子目录起始盘块号*/
intsign;/*1是根目录0不是根目录*/
}directitem[MSD+2];
};
structopentable
{
structopenttableitem
{
charname[9];/*文件名*/
intfirstdisk;/*起始盘块号*/
intsize;/*文件的大小*/
}openitem[MOFN];
intcur_size;/*当前打文件的数目*/
};
structfatitem*fat;/*FAT表*/
structdirect*root;/*根目录*/
structdirect*cur_dir;/*当前目录*/
structopentableu_opentable;/*文件打开表*/
intfd=-1;/*文件打开表的序号*/
char*bufferdir;/*记录当前路径的名称*/
char*fdisk;/*虚拟磁盘起始地址*/
voidinitfile（）;
voidformat（）;
voidenter（）;
voidhalt（）;
intcreate（char*name）;
intopen（char*name）;
intclose（char*name）;
intwrite（intfd,char*buf,intlen）;
intread（intfd,char*buf）;
intdel（char*name）;
intmkdir（char*name）;
intrmdir（char*name）;
voiddir（）;
intcd（char*name）;
voidprint（）;
voidshow（）;
voidinitfile（）
{
fdisk=（char*）malloc（MEM_D_SIZE*sizeof（char））;/*申请1M空间*/
format（）;
}
voidformat（）
{
inti;
FILE*fp;
fat=（structfatitem*）（fdisk+DISKSIZE）;/*计算FAT表地址，引导区向后偏移1k）*/
/*-----初始化FAT表------------*/
fat[0].item=-1;/*引导块*/
fat[0].em_disk='1';
for（i=1;i{
fat[i].item=i+1;
fat[i].em_disk='1';
}
fat[ROOT_DISK_NO].item=-1;/*存放根目录的磁盘块号*/
fat[ROOT_DISK_NO].em_disk='1';
for（i=ROOT_DISK_NO+1;i{
fat[i].item=-1;
fat[i].em_disk='0';
}
/*-----------------------------------------------*/
root=（structdirect*）（fdisk+DISKSIZE+FATSIZE）;/*根目录的地址*/
/*初始化目录*/
/*---------指向当前目录的目录项---------*/
root->directitem[0].sign=1;
root->directitem[0].firstdisk=ROOT_DISK_NO;
strcpy（root->directitem[0].name,"."）;
root->directitem[0].next=root->directitem[0].firstdisk;
root->directitem[0].property='1';
root->directitem[0].size=ROOT_DISK_SIZE;
/*-------指向上一级目录的目录项---------*/
root->directitem[1].sign=1;
root->directitem[1].firstdisk=ROOT_DISK_NO;
strcpy（root->directitem[1].name,".."）;
root->directitem[1].next=root->directitem[0].firstdisk;
root->directitem[1].property='1';
root->directitem[1].size=ROOT_DISK_SIZE;
if（（fp=fopen（"disk.dat","wb"））==NULL）
{
printf（"Error:
\nCannotopenfile\n"）;
return;
}
for（i=2;i{
root->directitem[i].sign=0;
root->directitem[i].firstdisk=-1;
strcpy（root->directitem[i].name,""）;
root->directitem[i].next=-1;
root->directitem[i].property='0';
root->directitem[i].size=0;
}
if（（fp=fopen（"disk.dat","wb"））==NULL）
{
printf（"Error:
\nCannotopenfile\n"）;
return;
}
if（fwrite（fdisk,MEM_D_SIZE,1,fp）!
=1）/*把虚拟磁盘空间保存到磁盘文件中*/
{
printf（"Error:
\nFilewriteerror!
\n"）;
}
fclose（fp）;
}
voidenter（）
{
FILE*fp;
inti;
fdisk=（char*）malloc（MEM_D_SIZE*sizeof（char））;/*申请1M空间*/
if（（fp=fopen（"disk.dat","rb"））==NULL）
{
printf（"Error:
\nCannotopenfile\n"）;
return;
}
if（!
fread（fdisk,MEM_D_SIZE,1,fp））/*把磁盘文件disk.dat读入虚拟磁盘空间（内存）*/
{
printf（"Error:
\nCannotreadfile\n"）;
exit（0）;
}
fat=（structfatitem*）（fdisk+DISKSIZE）;/*找到FAT表地址*/
root=（structdirect*）（fdisk+DISKSIZE+FATSIZE）;/*找到根目录地址*/
fclose（fp）;
/*--------------初始化用户打开表------------------*/
for（i=0;i{
strcpy（u_opentable.openitem[i].name,""）;
u_opentable.openitem[i].firstdisk=-1;
u_opentable.openitem[i].size=0;
}
u_opentable.cur_size=0;
cur_dir=root;/*当前目录为根目录*/
bufferdir=（char*）malloc（DIR_MAXSIZE*sizeof（char））;
strcpy（bufferdir,"Root:
"）;
}
voidhalt（）
{
FILE*fp;
inti;
if（（fp=fopen（"disk.dat","wb"））==NULL）
{
printf（"Error:
\nCannotopenfile\n"）;
return;
}
if（!
fwrite（fdisk,MEM_D_SIZE,1,fp））/*把虚拟磁盘空间（内存）内容读入磁盘文件disk.dat*/
{
printf（"Error:
\nFilewriteerror!
\n"）;
}
fclose（fp）;
free（fdisk）;
free（bufferdir）;
return;
}
intcreate（char*name）
{
inti,j;
if（strlen（name）>8）/*文件名大于8位*/
return（-1）;
for（j=2;j{
if（!
strcmp（cur_dir->directitem[j].name,name））
break;
}
if（jreturn（-4）;
for（i=2;i{
if（cur_dir->directitem[i].firstdisk==-1）
break;
}
if（i>=MSD+2）/*无空目录项*/
return（-2）;
if（u_opentable.cur_size>=MOFN）/*打开文件太多*/
return（-3）;
for（j=ROOT_DISK_NO+1;j{
if（fat[j].em_disk=='0'）
break;
}
if（j>=DISK_NUM）
return（-5）;
fat[j].em_disk='1';/*将空闲块置为已经分配*/
/*-----------填写目录项-----------------*/
strcpy（cur_dir->directitem[i].name,name）;
cur_dir->directitem[i].firstdisk=j;
cur_dir->directitem[i].size=0;
cur_dir->directitem[i].next=j;
cur_dir->directitem[i].property='0';
/*---------------------------------*/
fd=open（name）;
return0;
}
intopen（char*name）
{
inti,j;
for（i=2;i{
if（!
strcmp（cur_dir->directitem[i].name,name））
break;
}
if（i>=MSD+2）
return（-1）;
/*--------是文件还是目录-----------------------*/
if（cur_dir->directitem[i].property=='1'）
return（-4）;
/*--------文件是否打开-----------------------*/
for（j=0;j{
if（!
strcmp（u_opentable.openitem[j].name,name））
break;
}
if（jreturn（-2）;
if（u_opentable.cur_size>=MOFN）/*文件打开太多*/
return（-3）;
/*--------查找一个空闲用户打开表项-----------------------*/
for（j=0;j{
if（u_opentable.openitem[j].firstdisk==-1）
break;
}
/*--------------填写表项的相关信息------------------------*/
u_opentable.openitem[j].firstdisk=cur_dir->directitem[i].firstdisk;
strcpy（u_opentable.openitem[j].name,name）;
u_opentable.openitem[j].size=cur_dir->directitem[i].size;
u_opentable.cur_size++;
/*----------返回用户打开表表项的序号--------------------------*/
return（j）;
}
intclose（char*name）
{
inti;
for（i=0;i{
if（!
strcmp（u_opentable.openitem[i].name,name））
break;
}
if（i>=MOFN）
return（-1）;
/*-----------清空该文件的用户打开表项的内容---------------------*/
strcpy（u_opentable.openitem[i].name,""）;
u_opentable.openitem[i].firstdisk=-1;
u_opentable.openitem[i].size=0;
u_opentable.cur_size--;
return0;
}
intwrite（intfd,char*buf,intlen）
{
char*first;
intitem,i,j,k;
intilen1,ilen2,modlen,temp;
/*----------用$字符作为空格#字符作为换行符-----------------------*/
charSpace=32;
charEndter='\n';
for（i=0;i{
if（buf[i]=='$'）
buf[i]=Space;
elseif（buf[i]=='#'）
buf[i]=Endter;
}
/*----------读取用户打开表对应表项第一个盘块号-----------------------*/
item=u_opentable.openitem[fd].firstdisk;
/*-------------找到当前目录所对应表项的序号-------------------------*/
for（i=2;i{
if（cur_dir->directitem[i].firstdisk==item）
break;
}
temp=i;/*-存放当前目录项的下标-*/
/*------找到的item是该文件的最后一块磁盘块-------------------*/
while（fat[item].item!
=-1）
{
item=fat[item].item;/*-查找该文件的下一盘块--*/
}
/*-----计算出该文件的最末地址-------*/
first=fdisk+item*DISKSIZE+u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE;
/*-----如果最后磁盘块剩余的大小大于要写入的文件的大小-------*/
if（DISKSIZE-u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE>len）
{
strcpy（first,buf）;
u_opentable.openitem[fd].size=u_opentable.openitem[fd].size+len;
cur_dir->directitem[temp].size=cur_dir->directitem[temp].size+len;
}
else
{
for（i=0;i<（DISKSIZE-u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE）;i++）
{/*写一部分内容到最后一块磁盘块的剩余空间（字节）*/
first[i]=buf[i];
}
/*-----计算分配完最后一块磁盘的剩余空间（字节）还剩下多少字节未存储-------*/
ilen1=len-（DISKSIZE-u_opentable.openitem[fd].size%DISKSIZE）;
ilen2=ilen1/DISKSIZE;
modlen=ilen1%DISKSIZE;
if（modlen>0）
ilen2=ilen2+1;/*--还需要多少块磁盘块-*/
for（j=0;j{
for（i=ROOT_DISK_NO+1;i{
if（fat[i].em_disk=='0'）
break;
}
if（i>=DISK_NUM）/*--如果磁盘块已经分配完了-*/
return（-1）;
first=fdisk+i*DISKSIZE;/*--找到的那块空闲磁盘块的起始地址-*/
if（j==ilen2-1）/*--如果是最后要分配的一块-*/
{
for（k=0;kfirst[k]=buf[k];
}
else/*-如果不是要最后分配的一块--*/
{
for（k=0;kfirst[k]=buf[k];
}
fat[item].item=i;/*--找到一块后将它的序号存放在上一块的指针中-*/
fat[i].em_disk='1';/*--置找到的磁盘快的空闲标志位为已分配-*/
fat[i].item=-1;/*--它的指针为-1（即没有下一块）-*/
}
/*--修改长度-*/
u_opentable.openitem[fd].size=u_opentable.openitem[fd].size+len;
cur_dir->directitem[temp].size=cur_
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