操作系统大作业Linux文件管理系统.docx
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操作系统大作业Linux文件管理系统
华南理工大学软件学院
2013级操作系统大作业实验报告
课程名称：
操作系统
任课老师：
作业题目：
简单二级文件系统
班级：
学生姓名：
学号：
1.实验目的
2.实验环境
3.实验内容
4.程序中使用的数据结构及符号说明
5.源程序及注释
6.程序运行时的初值和运行结果
一、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。
二、实验环境
操作系统：
Ubuntu12.04（Ubuntu/Linaro4.6.3-1ubuntu5）
编译器：
gcc4.6.3
语言：
C语言
三、实验内容
FMSV1.0系统模拟了原生的文件系统，使用文本来当作磁盘，并使用了空闲块记录表，目录，i-node等数据结构来辅助文件系统的运作。
磁盘：
一个名为blockDisk的文件，里面含有256个数据块。
每个数据块的长度为1024，可存储1024个字符。
I节点：
包含文件名，文件保护码，文件长度，文件存放位置。
目录：
一个链表，记录了i节点。
空闲块记录表FBT：
用于记录磁盘块使用情况，0表示未使用，1表示使用。
数据块：
保存了文件的数据，一个数据块至多存放一个文件。
数据块使用情况：
用于记录文件使用数据块的情况。
存放在I节点的fat数组中。
文件：
一个文件最多占用两个数据块，即长度至多为4028.
FMSV1.0系统支持的命令行：
login：
登录
register：
注册
open：
打开文件
read：
读取文件数据到屏幕
write：
写文件，分为cover和append两种类型;cover是覆盖原数据，append是在不改变原始数据的基础上进行增加。
close：
关闭文件
create：
新增文件
delete：
删除文件
exit：
退出程序
help：
帮助
四、程序中使用的数据结构及符号说明
/*---------------结构定义-----------------*/
/*---------用户--------*/
typedefstructuser
{
characcount[15];//账户最长为10
charpassword[15];//密码最长为10,多出来的是为了方便运算
}user;
/*--------数据节点--------*/
typedefstructdatanode//用于记录文件数据保存在哪个数据块的哪个范围
{
intnum;//数据块号
intbegin;//数据开始位置
intend;//数据结束位置
}datanode;
/*-------i节点--------*/
typedefstructinode
{
Charfilename[30];
Intnum;
charcode[30];//保护码
intsize;
datanodefat[MAX_DATANODE_NUM];
intnode_num;
}inode;
typedefstructdirEntry//用链表来记录I节点
{
inodeind;
structdirEntry*next;
}dirEntry;
/*-------数据块--------*/
typedefstructblock
{
charcontent[MAX_BLOCK_SIZE];//数据块内容最大长度为1025,预留最后一位用来存储’\0’,
intnum;
intoffset;//记录当前数据的数量
}block;
五、源程序及注释
head.h头文件
#include
#include
#include
#include
#defineMAX_BLOCKS_NUM256//最大数据块数量是256，则数据块总大小是256KB
#defineMAX_BLOCK_SIZE1025//数据块数据容量,一个数据块的大小是1KB,最有1位用来存储'\0',表示字符串结尾！
#defineMAX_DATANODE_NUM2//每个文件最多占用的数据块的数量
#defineMAX_INODE_NUM512//i节点的最大数目，亦即系统允许容纳文件的最大数量
#defineMAX_CACHE_NUM32//允许缓存的最大数据块数量为32个数据块，缓存为32KB
/*---------------结构定义-----------------*/
/*---------用户--------*/
typedefstructuser
{
characcount[15];//账户最长为10
charpassword[15];//密码最长为10,多出来的是为了方便运算
}user;
/*--------数据节点--------*/
typedefstructdatanode//用于记录文件数据保存在哪个数据块的哪个范围
{
intnum;//数据块号
intbegin;//数据开始位置
intend;//数据结束位置
}datanode;
/*-------i节点--------*/
typedefstructinode
{
charfilename[30];
intnum;
charcode[30];//保护码
intsize;
datanodefat[MAX_DATANODE_NUM];
intnode_num;
}inode;
typedefstructdirEntry//用链表来记录I节点
{
inodeind;
structdirEntry*next;
}dirEntry;
/*-------数据块--------*/
typedefstructblock
{
charcontent[MAX_BLOCK_SIZE];//数据块内容最大长度为1024
intnum;
boolisRevised;//用于记录数据块是否进行数据修改
intoffset;//记录当前数据的数量
}block;
/*-------------定义全局变量-------------------*/
intislogin=0;//0meansthe
charblockspath[30]="userdata/blocksDISK.disk";//所有数据（即虚拟磁盘）地址
charuserspath[30]="userdata/users.us";
staticusercurrUser;//当前用户
staticdirEntry*DIR;
staticintcurr_inode_num=0;//当前i节点数量，亦即文件数量
staticblock*cache;
intmax_node=0;//最大的inode编号
staticintFBT[MAX_BLOCKS_NUM];
staticchar*dirpath;
staticcharfbtpath[30]="userdata/FBT.disk";
staticdirEntry*selectEntry;//当selectEntry==NULL时，证明没有打开文件
staticdirEntry*currEntry;
//命令行
staticcharcm_help[10]="help";
staticcharcm_lg[10]="login";
staticcharcm_rg[10]="register";
staticcharcm_dir[10]="dir";
staticcharcm_create[10]="create";
staticcharcm_delete[10]="delete";
staticcharcm_open[10]="open";
staticcharcm_read[10]="read";
staticcharcm_write[10]="write";
staticcharcm_close[10]="close";
staticcharcm_exit[10]="exit";
staticcharcm_cancle[10]="cancle";
/*-------------函数声明---------------*/
voidcreateStyle（int,char）;
voidcreateWrap（int）;
intcreateSystem（）;
intdiskUpdate（block）;
voidstart（）;
voidgetUser（）;
intlogin（）;
intregist（）;
charlgOrRg（）;
voidcreateBlocksDisk（）;
FILE*createDir（）;
voidinitDir（char*）;
intgetAction（）;
voidinitFBT（）;//初始化数据空闲块记录表
intgetCode（）;
intgetFreeBlock（bool）;
voidsaveDir（）;
voidsaveBlock（blockbk）;
voidsaveFBT（）;
intcreateHelp（char*filename）;
dirEntry*delHelp（char*filename）;
voidcreateDataDir（）;
//响应指令的函数
intLgRg（）;//登录或注册
voidhelp（）;
voiddir（）;
voidcreate（）;
voiddel（）;
voidopen（）;
voidclose（）;
voidread（）;
voidwrite（）;
voidcoverHelp（）;
voidappendHelp（）;
//Linuxdoesn'tsupportthefunctionstrcmpi,soIneedtofinishitbymyself.
intstrcmpi（char*p1,char*p2）
{
if（strlen（p1）!
=strlen（p2））
{
return-1;
}
inti;
for（i=0;i{
if（p1[i]!
=p2[i]）
{
return-1;
}
}
return0;
}
voidcreateDataDir（）
{
char*datapath="userdata";
printf（"NodataDir!
\nNowcreateit...\n"）;
if（mkdir（datapath,0777））
{
printf（"CannotcreateDataDir...\nPleasecontactQQ878631510forhelp...\nCrtl+Ctoexit.\n"）;
while
（1）;
}
printf（"SucceedcreatingdataDir!
\n"）;
}
voidshowInode（inodeind）
{
printf（"num:
%d\n",ind.num）;
printf（"filename:
%s\n",ind.filename）;
printf（"size:
%d\n",ind.size）;
}
//界面美化函数
voidcreateStyle（intnum,charstyle）
{
while（num--）
{
printf（"%c",style）;
}
}
voidcreateWrap（intn）
{
while（n--）
{
printf（"\n"）;
}
}
//辅助函数
charlgOrRg（）
{
while
（1）
{
charcom[10];
printf（"[login]or[register]:
"）;
scanf（"%s",com）;
if（!
strcmpi（com,cm_lg））
{
return'l';
}
if（!
strcmp（com,cm_rg））
{
return'r';
}
}
}
voidhelp（）
{
printf（"欢迎您使用FMS文件系统模拟系统V1.0"）;
printf（"以下是本系统支持的指令:
\n"）;
printf（"exit:
退出\n"）;
printf（"help:
帮助\n"）;
printf（"dir:
查看目录中的所有文件\n"）;
printf（"create:
新建文件\n"）;
printf（"delete:
删除文件\n"）;
printf（"open:
打开文件\n"）;
printf（"read:
读文件（必须先打开文件）\n"）;
printf（"write:
写文件（必须先打开文件）\n"）;
printf（"close:
关闭文件\n"）;
}
voidcreateBlocksDisk（）
{
//初始化磁盘块
FILE*fp=fopen（blockspath,"w"）;
if（fp==NULL）
{
printf（"CannotcreateDisk!
\nCtrl+Ctoquit\n"）;
while
（1）;
}
else
{
inti,j;
for（i=0;i{
for（j=0;j{
fputc（'$',fp）;
}
}
fclose（fp）;
}
FILE*p=fopen（fbtpath,"w"）;
if（p==NULL）
{
printf（"FBTCreatedERROR!
\n"）;
while
（1）;
}
else
{
inti;
for（i=0;i{
FBT[i]=0;
fprintf（p,"%d",0）;
}
fclose（p）;
}
}
dirEntry*isInDir（char*filename）
{
inti;
dirEntry*pt=DIR;
while（pt!
=NULL）
{
if（!
strcmpi（pt->ind.filename,filename））
{
returnpt;
}
pt=pt->next;
}
returnNULL;
}
dirEntry*delHelp（char*filename）
{
dirEntry*res=DIR;
if（res==NULL）
{
printf（"Nofiles!
\n"）;
returnres;
}
if（res->next==NULL）
{
if（!
strcmpi（res->ind.filename,filename））
{
DIR=NULL;
currEntry=NULL;
printf（"删除成功!
\n"）;
returnres;
}
else
{
returnNULL;
}
}
if（!
strcmpi（res->ind.filename,filename））
{
DIR=res->next;
printf（"删除成功!
\n"）;
returnres;
}
while（res->next!
=NULL）
{
if（!
strcmpi（res->next->ind.filename,filename））
{
dirEntry*r=res->next;
res->next=r->next;
printf（"删除成功!
\n"）;
returnr;
}
res=res->next;
}
printf（"删除失败!
\n"）;
returnNULL;
}
voidcoverHelp（）
{
//释放原数据块，更新FBT
intf;
if（selectEntry->ind.size!
=0）//要size>0才会分配数据块
{
for（f=0;find.node_num;f++）
{
FBT[selectEntry->ind.fat[f].num]==0;
}
}
charcontent[MAX_DATANODE_NUM][MAX_BLOCK_SIZE];
chartmp;
inodeind;
printf（"Endwith'$'\n"）;
inti=0;
while（（tmp=getchar（））!
='$'）
{
if（i==0&&tmp=='\n'）
{
continue;
}
content[i/MAX_BLOCK_SIZE][i++]=tmp;
}
ind.size=i;
//此时已经结束输入
if（i>（MAX_BLOCK_SIZE-1）*MAX_DATANODE_NUM）
{
printf（"文件过大，无法存储，创建失败!
\n"）;
return;
}
intk;
for（k=0;k<=i/（MAX_BLOCK_SIZE-1）;k++）
{
blockbk;
intbkn;
for（bkn=0;bkn{
bk.content[bkn]='$';
}
bk.content[MAX_BLOCK_SIZE-1]='\0';
//printf（"bk.content:
%s\n",bk.content）;
char*tmp;
inttp=0;
intlen=0;
if（k==0）
{
if（i{
len=i;
}
}
if（k==1）
{
len=i%（MAX_BLOCK_SIZE-1）+1;
}
for（tp=0;tp{
bk.content[tp]=content[k][tp];
}
bk.isRevised=true;
if（k==0）
{
bk.num=getFreeBlock（false）;
}
else
{
bk.num=getFreeBlock（true）;
if（bk.num==-1）
{
printf（"数据块已用完,内存不足!
\n"）;
return;
}
}
saveBlock（bk）;
ind.fat[k].num=bk.num;
ind.fat[k].begin=0;
ind.fat[k].end=len;
}
ind.node_num=k;
strcpy（ind.code,selectEntry->ind.code）;
strcpy（ind.filename,selectEntry->ind.filename）;
ind.num=selectEntry->ind.node_num;
selectEntry->ind=ind;
saveDir（）;
saveFBT（）;
printf（"文件已保存!
\n"）;
}
voidappendHelp（）
{chartmp[MAX_BLOCK_SIZE*2];
charch;
printf（"Endwith'$':
\n"）;
inti=0;
while（（ch=getchar（））!
='$'）
{
if（i==0&&ch=='\n'）
{
continue;
}
tmp[i++]=ch;
}
tmp[i]='\0';
//此时已经完成输入
if（（i+selectEntry->ind.size）>（MAX_BLOCK_SIZE-1）*MAX_DATANODE_NUM）
{
printf（"文件过大，无法存储，创建失败!
\n"）;
return;
}
else
{
if（selectEntry->ind.size>MAX_BLOCK_SIZE-1）//已经占用了两个block
{
intoffset=selectEntry->ind.size-MAX_BLOCK_SIZE+1;
FILE*bfp=fopen（blockspath,"r+"）;
if（bfp==NULL）
{
printf（"DISKERROR!
\nFromappendFile...\n"）;
return;
}
else
{
fseek（bfp,（selectEntry->ind.fat[1].num*（MAX_BLOCK_SIZE-1）+offset）,SEEK_SET）;
fwrite（tmp,sizeof（char）,i,bfp）;
fclose（bfp）;
selectEntry->ind.size=selectEntry->ind.size+i;
selectEntry->ind.fat[1].end=selectEntry->ind.fat[1].end+i;
saveDir（）;
printf（"文件保存成功!
\n"）;
}
}
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