FAT文件系统操作系统课程设计实验报告.docx
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FAT文件系统操作系统课程设计实验报告
操作系统课程设计之三
设计任务：
模拟OS文件系统
在任一OS（Window或者Dos；也可以是在Linux下，但要求能将结果演示给老师看）下，建立一个大文件，把它假象成一张盘，在其中实现一个简单的模拟OS文件系统。
1、在现有机器硬盘上开辟10M（共10000个盘块，每盘块大小为1k）的硬盘空间（生成一个10M的用户文件SDisk.dat即可），作为设定的硬盘空间。
2、编写一管理程序SDisk，对此空间进行管理，以模拟OS文件系统，要求：
⑴、盘块大小1k
⑵、空闲盘块的管理：
采用位示图法
⑶、文件空间管理：
采用FAT（文件分配表），每个盘块号占2个字节
⑷、目录项管理：
①、每个目录项占用32字节，其中前8个字节（0-7）为文件名，之后跟3个字节（8-10）的扩展名，26-27字节，存放文件的第一个盘块号，最后四个字节（28-31），存放文件长度（如果目录项对应的是下一级子目录（文件），其文件长度部分为0）
②、目录按文件方式管理，每个目录仅用一个盘块（即1k，最多装32个目录项）
③、第0个目录项为本目录，即“.”，第0个字节为“.”，即0x2E，第26-27字节指明本目录所在盘块。
④、第1个目录项为父目录，即“..”，第0，1个字节为“..”即0x2E,0x2E，第26-27字节指明父目录所在盘块。
⑤、每个目录实际能放下文件或子目录30项。
⑸、文件系统空间分配：
①、第0个盘块（1k）存放磁盘信息（可以设定为格式说明“FAT32”、盘块大小，盘块数等内容）
②、第1个盘块起，至125盘块，共125个盘块（125k）存放FAT内容
③、第126、127（2个）盘块，存放位示图
④、从第128盘块至10000盘块，皆为数据（区）盘块，其逻辑编号从0开始，至9872号数据盘块，即第0数据盘块为128号盘块，第1数据盘块为129号盘块，…
⑤、第0数据盘块（即128号盘块），存放根目录（同样只用一个盘块作根目录），由于第0、1目录项为“.”（本目录）,“..”（父目录），因此根目录下同样只能存放30个文件或目录，并且从第2个目录项开始。
⑥、文件或子目录数据，放在第1数据盘块及以后的数据盘块中，由用户按需要使用。
3、SDisk管理程序的功能要求如下：
⑴、正常情况下，显示等待命令输入符号#
⑵、改变目录命令：
#cd目录名，改变当前工作目录，目录不存在时给出出错信息
#cd..，返回上一级目录，如果是根目录，给出提示信息
⑶、生成新目录
#md目录名，创建新目录（需要更改FAT内容和位示图内容）
⑷、删除目录
#rd目录名，删除目录，如果目录不存在时给出出错信息（需要更改FAT内容和位示图内容）
⑸、显示目录
#dir，显示指定目录下或当前目录下的信息，包括文件名、扩展名、物理地址（文件或目录第一个盘块号）、文件长度、子目录
⑹、创建新文件
#CreateFile文件名.扩展名文件长度，根据文件名.扩展名，创建一个目录项（fcb），根据文件长度和位示图中空闲盘块情况，分配足够多的连续盘块，给新文件（需要更改FAT内容和位示图内容）。
⑺、删除文件
#DelFile文件名.扩展名，在文件所在的目录项中，将第一个字节变为0xE5，并同时修改FAT内容和位示图内容；如果文件不存在，给出出错信息
⑻、文件拷贝
#CopyFile老文件,新文件，为新文件创建一个目录项，并将老文件内容复制到新文件中，并同时修改FAT内容和位示图内容
⑼、显示位示图内容
#ShowBitMP，将位示图内容（已有信息部分），显示在屏幕上（按十六进制）
⑽、显示FAT内容
#ShowFAT，将FAT内容（已有信息部分），显示在屏幕上（按十六进制）
4、程序的总体流程为：
⑴、输出提示符#，等待接受命令，分析键入的命令；
⑵、对合法的命令，执行相应的处理程序，否则输出错误信息，继续等待新命令
（1、请参考“03.FAT32文件系统简介.doc”中，有关文件系统的规定；
2、请参考WinHex中，目录所显示的信息进行编程）
//关于FAT和MAP表的解释
//用bitset库，做MAP的是否判断，因为作业要求从数据块从128位开始，所以bitset的前128位被置为-1，同样FAT表也是，其次，MAP表和FAT表同样是用数组方式做保存，这样就略过了是对具体地址的操作，从数组的下标很容易的定位，
关于对FAT表和MAP表的用法
1.当要用到数据块是，查询MAP表（因为只做比较查询即可）,查询到的未用位置置1，然后在FAT表上进行相应记录，在本程序做出的规定是，当文件夹FAT表做-1，若是文件则按照FAT做对应的顺序记录，最后一块同样是-1结束，
2.回收的时候，是按照FAT表的首项，做顺序置0，然后MAP也在相应位置置0
#include
#include
#include
#include
#include
/***********************************************************/
//AUTHOR:
CHENLOG
//ENVIROMENT:
VC2008WIN7
//DATE:
2011-6-5VERSION1.0
/***********************************************************/
usingnamespacestd;
constintBLOCKNUM_SIZE=2;//盘块号大小
constintBLOCK_SIZE=1024;//一个盘块大小数
constintBLOCK_NUM=10001;//盘块数量
constintDISK_SIZE=1024*1000*10;//磁盘大小
constintLIST_SIZE=32;//目录项大小
constintMAP_SIZE=10001;//MAP长度
constintFATNUM=125;//FAT的盘块数第块没有用
constintFATLIST=512;//每个盘口FAT的记录数
constintDATABEG=128;//数据项开始FAT号
structFCB
{
charfname[8];//文件名
charexname[3];//扩展名
shortfnum;//首块号
intlength;//文件大小，目录则文件大小为；
};
structfatid{
shortid[FATNUM*FATLIST];//FAT大小512个记录一块
}*FAT;
structmap{
bitsetmaplist;
}*MAP;
structDIR
{
structFCBlist[LIST_SIZE+1];
}*filedir;
intcurrentid=128;//当前FAT号
intcurrentdir=128;//当前目录块号初始化是+1由于第个单元没有使用
char*file;//磁盘的首地址
char*FilePath="myfat";//window文件保存地址
FILE*fp;//window文件地址
stringCURRENT="root\\";//当前路径
charcmd[30];//输入指令
charcommand[16];
/*
*对文件存储器进行格式化
*创建根目录
*
*/
voidfindBit（structmap*MAP）
{
}
voidinit（structfatid*FAT）
{
inti,j;
for（i=1;i{
if（i>DATABEG）
FAT->id[i]=0;
else
FAT->id[i]=-1;
}
}
voidformat（）
{
booli;
FAT=（structfatid*）（file+BLOCK_SIZE）;//当前FAT地址
MAP=（structmap*）（file+（FATNUM+1）*BLOCK_SIZE）;//初始化位示图
init（FAT）;
FAT->id[0]=9872;
filedir=（structDIR*）（file+（FATNUM+1+2）*BLOCK_SIZE）;//当前目录指针地址
FAT->id[128]=-1;
FAT->id[0]=9872-1;
strcpy（filedir->list[0].fname,"."）;
strcpy（filedir->list[0].exname,"dir"）;
filedir->list[0].fnum=currentdir;
filedir->list[0].length=0;
strcpy（filedir->list[1].fname,".."）;
strcpy（filedir->list[1].exname,"dir"）;
filedir->list[1].fnum=currentdir;
filedir->list[1].length=0;
fp=fopen（FilePath,"w+"）;
fwrite（file,sizeof（char）,DISK_SIZE,fp）;
fclose（fp）;
printf（"初始化已经完成,现在可以进行操作了!
\n\n"）;
}
/*
*创建子目录
*/
intmkdir（char*str）
{
inti,j;
intblockid;//将要创建的FAT号
intblockdir;//将要创建的目录块号
intlistnum;//目录块内编号
structfatid*flagid;
structDIR*dir;//当前目录指针
structmap*MAP;
structfatid*FAT;
if（strcmp（str,""）==0）
{
printf（"目录名称不能为空\n"）;
return0;
}
dir=（structDIR*）（file+（currentdir）*BLOCK_SIZE）;
MAP=（structmap*）（file+（FATNUM+1）*BLOCK_SIZE）;
FAT=（structfatid*）（file+BLOCK_SIZE）;
for（i=DATABEG+1;i{
if（MAP->maplist[i]==0）
break;
}
if（i>BLOCK_NUM）
{
printf（"内存不足\n"）;
return0;
}
MAP->maplist[i]=1;//map置即已用
dir=（structDIR*）（file+（currentdir）*BLOCK_SIZE）;
for（i=2;i{
if（strcmp（dir->list[i].fname,str）==0）
{
printf（"目录下有同名文件夹\n"）;
return0;
}
}
for（i=2;i{
if（strcmp（dir->list[i].fname,""）==0）//有空的目录块且无重名，第一版本的时候与上面的循环放在一起，存在一个情况是前面的建立的目录删除后，直接被同名的覆盖了
break;
if（i>LIST_SIZE）
{
printf（"内存不足\n"）;
return0;
}
}
flagid=（structfatid*）（file+BLOCK_SIZE）;//fat首位地址
for（j=DATABEG+1;j{
if（flagid->id[j]==0）
{
blockdir=j;
break;
}
}
strcpy（dir->list[i].fname,str）;
dir->list[i].fnum=blockdir;
strcpy（dir->list[i].exname,"dir"）;
dir->list[i].length=0;
dir=（structDIR*）（file+blockdir*BLOCK_SIZE）;//为新目录项创建根目录
strcpy（dir->list[0].fname,"."）;
strcpy（dir->list[0].exname,"dir"）;
dir->list[0].fnum=blockdir;
dir->list[0].length=0;
strcpy（dir->list[1].fname,".."）;
strcpy（dir->list[1].exname,"dir"）;
dir->list[1].fnum=currentdir;
dir->list[1].length=0;
flagid->id[j]=-1;//修改FAT目录尾部
FAT->id[0]=FAT->id[0]-1;
printf（"已经成功创建目录%s\n",str）;
return0;
}
/*
*显示目录
*/
intlistshow（）
{
inti,sumfile,sumdir,fl[100],dr[100];//fl为文件的号数，dr为目录的号数
sumfile=sumdir=0;
structDIR*dir;
structfatid*FAT;
dir=（structDIR*）（file+currentdir*BLOCK_SIZE）;
for（i=0;i{
if（dir->list[i].length==0&&（strcmp（dir->list[i].fname,""）!
=0）&&（dir->list[i].fnum!
=0））//为目录的
{
dr[sumdir]=i;
sumdir++;
}
if（dir->list[i].length!
=0&&strcmp（dir->list[i].fname,""）!
=0）//为目录的
{
fl[sumfile]=i;
sumfile++;
}
}
for（i=0;iprintf（"%s文件夹\n",dir->list[dr[i]].fname）;
for（i=0;iprintf（"%s%s文件\n",dir->list[fl[i]].fname,dir->list[fl[i]].exname）;
printf（"\n"）;
printf（"\n在该目录下共有%d个文件,%d个文件夹\n\n",sumfile,sumdir-2）;
return0;
}
/*
*删除子目录
*/
intrmdir（char*str）
{
inti;
intblockid;
intflag=0;
//FAT号
intblocknum;//目录块
structfatid*FAT;
structDIR*dir;
structDIR*flagdir;//标记目录块
charc='a';//做用户交互
intm=2;//从第三个子目录项开始搜索要删除的目录项情况
FAT=（structfatid*）（file+BLOCK_SIZE）;
dir=（structDIR*）（file+currentdir*BLOCK_SIZE）;//当前目录指针
MAP=（structmap*）（file+（FATNUM+1）*BLOCK_SIZE）;
for（i=2;i{
if（strcmp（dir->list[i].fname,str）==0）//找到要删除的子目录
{
break;
}
}
if（i>LIST_SIZE）
{
printf（"该文件夹下不存在%s",str）;
return0;
}
while
（1）
{
printf（"是否确认？
（Y/N）"）;
cin>>c;
if（（c=='y'||c=='Y'）||（c=='n'||c=='N'））
break;
}
if（c=='n'||c=='N'）
return0;
blocknum=dir->list[i].fnum;
flagdir=（structDIR*）（file+blocknum*BLOCK_SIZE）;
while（m!
=LIST_SIZE）
{
if（strcmp（flagdir->list[m].fname,""）!
=0）
{
printf（"该目录下有子文件或者子目录，不能删除该目录"）;
}
m++;
}
strcpy（dir->list[i].fname,""）;//父目录DIR
strcpy（dir->list[i].exname,""）;
dir->list[i].fnum=0;
strcpy（flagdir->list[0].fname,""）;//要删除目录的DIR
strcpy（flagdir->list[0].exname,""）;
flagdir->list[0].fnum=0;
strcpy（flagdir->list[1].fname,""）;
strcpy（flagdir->list[1].exname,""）;
flagdir->list[0].fnum=0;
MAP->maplist[blocknum]=0;
FAT->id[blocknum]=0;
FAT->id[0]=FAT->id[0]+1;
return0;
}
/*
*更改当前目录
*/
intchangedir（char*str）
{
inti,j;
intblocknum;//当前目录位置
intflagnum;//temp的目录位置
structDIR*flagdir,*dir;
structfatid*FAT;
stringstrflag;//为了改当前显示的代码
dir=（structDIR*）（file+currentdir*BLOCK_SIZE）;
if（strcmp（"..",str）==0）//判断是不是上层目录
{
blocknum=currentdir;
if（dir->list[0].fnum==dir->list[1].fnum）//根目录的特征
{
return1;
}
currentdir=dir->list[1].fnum;//改变当前目录指针
flagdir=（structDIR*）（file+currentdir*BLOCK_SIZE）;//去上层的目录地址
for（intj=0;j{
if（flagdir->list[j].fnum==blocknum）
{
strflag=flagdir->list[j].fname;
break;
}
}
CURRENT=CURRENT.substr（0,（CURRENT.length（）-strflag.length（））-1）;
return1;
}
for（i=2;i{
if（strcmp（dir->list[i].fname,str）==0&&strcmp（dir->list[i].exname,"dir"）==0）
{
currentdir=dir->list[i].fnum;
break;
}
}
if（i>LIST_SIZE）
{
printf（"找不到指定的目录%s\n",str）;
return0;
}
CURRENT=CURRENT+str+"\\";
return1;
}
/*
*创建文件
*/
intcreate（char*str,intlength）
{
//getfilename
inti,j,l,t,k;
intblockdir;
intfid;//FAT的首块号
intflag;//文件的首块判断
charname[8]={0};//文件名称
charexname[3]={0};//文件扩展名
inttemplength;//temp文件长度
structfatid*FAT;
structDIR*dir;
structmap*MAP;
dir=（structDIR*）（file+（currentdir）*BLOCK_SIZE）;
MAP=（structmap*）（file+（FATNUM+1）*BLOCK_SIZE）;
FAT=（structfatid*）（file+BLOCK_SIZE）;
templength=length;
l=strlen（str）;
//取文件名
for（i=0;i{
name[i]=str[i];
if（str[i+1]=='.'）
break;
}
if（i>=8）
{
printf（"文件名称过长\n"）;
return0;
}
//去扩展名
j=0;
i++;
i++;//除去点
k=l-i;
for（j=0;j{
if（str[i]=='\0'）
break;
exname[j]=str[i];
i++;
}
if（strcmp（name,"0"）==0）
{
printf（"文件名称不能为空\n"）;
return0;
}
if（length>FAT->id[0]）
{
printf（"文件超出磁盘容纳空间\n"）;
return0;
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