操作系统 文件管理.docx
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操作系统文件管理
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告
（2010—2011学年第二学期）
课程名称：
操作系统开课实验室：
2011年5月28日
年级、专业、班
学号
姓名
成绩
实验项目名称
文件管理
指导教师
教师评语
教师签名：
年月日
一、实验目的
用C或C++语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的基本功能。
从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。
二、实验原理及基本技术路线图（方框原理图）
用C模拟实现文件系统的管理；要求设计一个多级目录结构的文件系统，能正确描述文件控制块，采用合理的外存分配方式，能实现基本的目录及文件的操作，包括创建、删除、重命名、复制、移动等功能，并对文件有一定的存取权限控制。
三、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等）。
计算机一台
四、实验方法、步骤
#include
#include
#include
#include
structOpenFileTable//打开文件表数据结构
{
longoffset;//当前文件读写指针
charfile_name[10];//文件名数组
longintfile_start;//文件起始块号
longintfile_length;//文件长度（字节）
};
structFCB_Block//FCB数据结构
{
intflag;//标志，-1表示未用，1表示文件用
charfile_name[10];//文件名数组
longintfile_date;//文件建立日期
longintfile_time;//文件建立时间
longintfile_start;//文件起始块号
longintfile_length;//文件长度（字节）
};
structSuper_Block//超级块数据结构,文件系统的分区信息，存放在0#物理块中
{
unsignedlongintfs_totalsize;//整个分区的总磁盘物理块数
unsignedlongintfs_freesize;//分区的所有空闲磁盘物理块数
unsignedintfs_blocksize;//文件系统的物理块大小（字节）
unsignedintfs_fat_start;//FAT的起始磁盘物理块号
unsignedintfs_fat_size;//FAT占用的磁盘物理块数
unsignedintfs_dir_start;//根目录的起始磁盘物理块号
unsignedintfs_dir_size;//根目录占用的磁盘物理块数
unsignedintfs_data_start;//数据区起始磁盘物理块号
unsignedlongintfs_data_size;//数据区的磁盘物理块数
};
constcharDiskName[]="FileSys.dat";//磁盘文件名
charrw_buffer[512];//读写使用的缓冲区
structFCB_Blockfilefcb[130];//读写目录使用的数据结构
structSuper_BlockFsSupBlk;//读写超级块使用的数据结构
longintfat_buffer[5000];//读写FAT使用的缓冲区，为简化在系统启动时全部装入内存,0为空闲
structOpenFileTableOFT[16];//打开文件表，当前只使用OFT[0]
unsignedintblock_size;//物理块大小（字节）
unsignedlonginttotal_disk_size;//磁盘总容量（物理块数）
unsignedinttotal_dir_size;//目录占有的物理块数
unsignedinttotal_fat_size;//FAT占有的物理块数
longintfind_fcb;//记录读FCB块的次数
FILE*fsPtr;//模拟磁盘的文件指针
/***********************磁盘块的申请***********************************/
unsignedlongintGet_Block（unsignedlongintcount）//分配count个物理快,返回首块指针，其它已经连接
{
unsignedlonginttmp,firstblk,tmpcount;
unsignedlonginti;
intflag=1;
if（count>FsSupBlk.fs_freesize）
{printf（"====没有足够磁盘容量，不能分配！
====\n"）;return0;}
tmpcount=0;
for（i=FsSupBlk.fs_data_start;i<=FsSupBlk.fs_totalsize;i++）//建立分配链
{
if（fat_buffer[i]==0）//文件未占有，分配
{
if（flag==1）
{firstblk=i;flag=-1;}
else
{fat_buffer[tmp]=i;}
tmp=i;
fat_buffer[i]=-1;
tmpcount++;
if（tmpcount==count）//分配完成
{FsSupBlk.fs_freesize=FsSupBlk.fs_freesize-count;//减少可分配物理块
returnfirstblk;
}
}
}
return-1;//分配不成功
}
/***********************磁盘块的回收***********************************/
voidPut_Block（unsignedlongintaddr）
{unsignedlonginti,j;
intcount;
i=addr;count=0;
while（fat_buffer[i]!
=-1）
{
j=fat_buffer[i];//下一项
fat_buffer[i]=0;
count++;
i=j;
}
fat_buffer[i]=0;
FsSupBlk.fs_freesize=FsSupBlk.fs_freesize+count+1;//增加可分配物理块
return;
}
/***********************读磁盘块***********************************/
voidRead_Block（unsignedlongintaddr,char*buf）
{
if（addr>FsSupBlk.fs_totalsize）
{printf（"====超出磁盘容量，不能读！
====\n"）;return;}
fseek（fsPtr,FsSupBlk.fs_blocksize*addr,SEEK_SET）;
fread（buf,512,1,fsPtr）;
return;
}
/***********************写磁盘块***********************************/
voidWrite_Block（unsignedlongintaddr,char*buf）
{
if（addr>FsSupBlk.fs_totalsize）
{printf（"====超出磁盘容量，不能写！
====\n"）;return;}
fseek（fsPtr,FsSupBlk.fs_blocksize*addr,SEEK_SET）;
fwrite（buf,512,1,fsPtr）;
return;
}
/***********************格式化磁盘***********************************/
voidReal_Format（）
{
unsignedlongintbcount;
longintfatval,i;
char*c;
//更改系统超级块信息
FsSupBlk.fs_totalsize=total_disk_size;
FsSupBlk.fs_blocksize=block_size;
FsSupBlk.fs_dir_start=1;
FsSupBlk.fs_dir_size=total_dir_size;
FsSupBlk.fs_fat_start=total_dir_size+1;
FsSupBlk.fs_fat_size=total_fat_size;
FsSupBlk.fs_data_start=FsSupBlk.fs_fat_start+FsSupBlk.fs_fat_size;
FsSupBlk.fs_data_size=FsSupBlk.fs_totalsize-FsSupBlk.fs_dir_size-FsSupBlk.fs_fat_size-1;
FsSupBlk.fs_freesize=FsSupBlk.fs_data_size;
//初始化目录
for（i=0;i<128;i++）filefcb[i].flag=-1;//为-1表示FCB未使用
fseek（fsPtr,512L,SEEK_SET）;
fwrite（&filefcb[0],sizeof（structFCB_Block）,128,fsPtr）;
//初始化FAT
fatval=FsSupBlk.fs_fat_start*512;
fseek（fsPtr,fatval,SEEK_SET）;//定位文件指针
bcount=FsSupBlk.fs_fat_size+FsSupBlk.fs_dir_size+1;
for（i=0;ifor（;ifwrite（&fat_buffer[0],sizeof（longint）,FsSupBlk.fs_totalsize,fsPtr）;
//初始化数据区
for（i=0;i<512;i++）rw_buffer[i]='';//缓冲区清空
for（i=FsSupBlk.fs_data_start;iWrite_Block（i,rw_buffer）;//缓冲区写入第i块
}
/***********************新建系统磁盘文件***********************************/
voidCreate_Disk（）
{
longinti;
unsignedlonginttotal;
fsPtr=fopen（DiskName,"wb+"）;
if（fsPtr==NULL）
{
printf（"不能建立磁盘所需的文件!
\n"）;
exit（0）;
}
//建立磁盘文件
total=total_disk_size;
for（i=0;ifwrite（rw_buffer,512,1,fsPtr）;
fclose（fsPtr）;
fsPtr=fopen（DiskName,"rb+"）;
Real_Format（）;
return;
}
/***********************读写系统超级块信息***********************************/
voidRead_Boot（）//读取磁盘超级块数据信息
{
rewind（fsPtr）;
fread（&FsSupBlk,sizeof（structSuper_Block）,1,fsPtr）;
return;
}
voidFileBoot（）//超级块数据信息存盘
{
rewind（fsPtr）;
fwrite（&FsSupBlk,sizeof（structSuper_Block）,1,fsPtr）;
return;
}
/***********************FAT操作***********************************/
voidLoadFat（）//装载全部FAT到内存
{
fseek（fsPtr,FsSupBlk.fs_fat_start*512,SEEK_SET）;
fread（fat_buffer,sizeof（longint）,FsSupBlk.fs_totalsize,fsPtr）;
return;
}
voidSaveFat（）//FAT到文件FAT区
{
fseek（fsPtr,FsSupBlk.fs_fat_start*512,SEEK_SET）;
fwrite（fat_buffer,sizeof（longint）,FsSupBlk.fs_totalsize,fsPtr）;
return;
}
/***********************显示超级块信息***********************************/
voidboot_dis（）
{
printf（"FsSupBlk.fs_totalsize=%ld\n",FsSupBlk.fs_totalsize）;
printf（"FsSupBlk.fs_blocksize=%d\n",FsSupBlk.fs_blocksize）;
printf（"FsSupBlk.fs_dir_start=%d\n",FsSupBlk.fs_dir_start）;
printf（"FsSupBlk.fs_dir_size=%d\n",FsSupBlk.fs_dir_size）;
printf（"FsSupBlk.fs_fat_start=%d\n",FsSupBlk.fs_fat_start）;
printf（"FsSupBlk.fs_fat_size=%d\n",FsSupBlk.fs_fat_size）;
printf（"FsSupBlk.fs_data_start=%d\n",FsSupBlk.fs_data_start）;
printf（"FsSupBlk.fs_data_size=%ld\n",FsSupBlk.fs_data_size）;
printf（"FsSupBlk.fs_freesize=%ld\n",FsSupBlk.fs_freesize）;
}
/***********************系统初始化***********************************/
voidSys_Init（）//初始化
{
fsPtr=fopen（DiskName,"rb+"）;
if（fsPtr==NULL）Create_Disk（）;
Read_Boot（）;
//boot_dis（）;
LoadFat（）;
return;
}
/***********************显示操作***********************************/
voiddir（）//显示目录下的文件
{
inti,countFile=0;
charstr[16];
longintn,pos_dir,pos_fat;
cout<pos_dir=FsSupBlk.fs_dir_start*512;
pos_fat=FsSupBlk.fs_fat_start*512;
fseek（fsPtr,pos_dir,SEEK_SET）;
while（ftell（fsPtr）{
fread（&filefcb[0],sizeof（structFCB_Block）,16,fsPtr）;
for（i=0;i<16;i++）
if（filefcb[i].flag==1）//文件占有
{
countFile++;
n=filefcb[i].file_length;
printf（"%-15s<%s>%15dbytes\n",filefcb[i].file_name,"file",n）;
}
}
cout<printf（"总共有%d个文件\n",countFile）;
printf（"系统总共有%ld个物理块可用\n\n",FsSupBlk.fs_freesize）;
}
/*************************查找文件*******************************/
//查找文件,文件存在返回当前FCB数组下标，否则返回-1
intFind_File（char*filename）
{
inti;
longintpos_dir,pos_fat;
pos_dir=FsSupBlk.fs_dir_start*512;
pos_fat=FsSupBlk.fs_fat_start*512;
find_fcb=0;
fseek（fsPtr,pos_dir,SEEK_SET）;
while（ftell（fsPtr）{find_fcb++;
fread（&filefcb[0],sizeof（structFCB_Block）,16,fsPtr）;
for（i=0;i<16;i++）
if（filefcb[i].flag!
=-1）
{if（strcmp（filename,filefcb[i].file_name）==0）returni;}//文件存在
}
return-1;
}
/*************************创建文件*******************************/
voidcreate（char*fname,longintnum）//在当前目录下创建一个名字为str的文件，长度为num
{
inti,j;//true表示没有与该名字重名的文件
inttempnode;
longintpos_dir,getnum=0;
unsignedlongintblkcount;
blkcount=num/512+1;//计算需要的物理块
if（FsSupBlk.fs_freesize{
printf（"\n磁盘没有足够空间，不能建立！
\n\n"）;
return;
}
tempnode=Find_File（fname）;
if（tempnode!
=-1）//表示文件存在
{printf（"\n文件已经存在，不需要建立！
\n\n"）;return;}
//建立文件的处理
pos_dir=FsSupBlk.fs_dir_start*FsSupBlk.fs_blocksize;
fseek（fsPtr,pos_dir,SEEK_SET）;//定位到目录区
for（i=0;i{
//Read_Block（i+FsSupBlk.fs_dir_start,（char*）filefcb）;
fread（&filefcb[0],sizeof（structFCB_Block）,16,fsPtr）;
for（j=0;j<16;j++）
if（filefcb[j].flag==-1）//找到空目录项
{
//分配空间,标记FCB数据项，并将FCB写磁盘
getnum=Get_Block（blkcount）;
if（getnum==-1）{printf（"不能分配存储空间\n"）;return;}
filefcb[j].file_start=getnum;
filefcb[j].flag=1;
filefcb[j].file_length=num;
strcpy（filefcb[j].file_name,fname）;
//filefcb[].file_time=
//filefcb[].file_date=
//改变磁盘FCB值
pos_dir=pos_dir+sizeof（structFCB_Block）*（i*16+j）;
fseek（fsPtr,pos_dir,SEEK_SET）;//定位到目录区的FCB项
fwrite（&filefcb[j],sizeof（structFCB_Block）,1,fsPtr）;
//Write_Block（i+FsSupBlk.fs_dir_start,（char*）filefcb）;
printf（"文件占用了%d个物理块\n",blkcount）;
printf（"系统还有%ld个物理块可用\n\n",FsSupBlk.fs_freesize）;
return;
}
}
//没有FCB项，不能建立文件
cout<<"当前没有足够的目录区，不能建立文件!
"<return;
}
/*************************格式化*******************************/
voidformat（）
{
charch;
cout<<"\n真希望格式化磁盘吗?
（y/n）";
cin>>ch;
if（ch=='y'||ch=='Y'）
{
Real_Form
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