操作系统课程设计文件系统的模拟设计.docx

1、操作系统课程设计文件系统的模拟设计操作系统课程设计报告题 目： 文件系统的模拟设计 一、设计目的本课程设计是学习完“操作系统原理”课程后进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，更好地掌握操作系统的原理及实现方法，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。二、设计内容（1）概述为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： login 用户登录 dir 列目录 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 cd 进出目录2列目录时要列出文件名，物理地址，保

2、护码和文件长度3源文件可以进行读写保护（2）设计原理和系统总体功能框架图1、在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个多用户多目录的文件系统。2、文件物理结构可采用显式链接或其他方法。3、磁盘空闲空间的管理可选择位示图或其他方法。如果采用位示图来管理文件存储空间，并采用显式链接分配方式，则可以将位示图合并到FAT中。4、文件目录结构采用多用户多级目录结构，每个目录项包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。5、对文件或目录的操作采用windows系统的API函数来实现。6、设计一个较实用的用户界面，方便用户使用。要求提供以下相关文件操作：用户登

3、录、创建目录、删除目录、创建文件、删除文件、读文件、写文件、复制文件、移动文件、返回根目录、退出。功能结构图如图1.0所示：（3）详细设计及少数重要编码的说明这次课程设计中，我负责4个板块，分别是显示列表函数和目录、创建函数文件创建函数、打开文件函数和关闭文件系统函数。1、 显示列表函数和目录 流程图如图1.1所示2、 文件创建函数算法：查找当前目录下是否有同名文件，是则退出，否则让用户输入文本文件内容，以#结束。申请inode空间（ialloc函数）,申请硬盘block空间（balloc函数），申请失败则结束。将文件内容写入inode空间和block空间。修改当前目录的结构，修改inode位

4、图，block位图，写入模拟硬盘。详细过程如流程图1.2所示：、打开文件函数 对文件进行关闭操作，若此时文件不存在或处于读状态或写状态，则返回关闭失败信息；若此时文件处于空闲状态，则调用Close函数进行关闭操作。流程图如图1.3所示： 、关闭文件系统函数 对文件进行打开操作，若此时文件不存在或已处于打开状态或读状态或写状态，则返回打开失败信息；若此时文件处于空闲状态，则调用Open函数进行打开操作。流程图如图1.4所示：（4）运行结果分析 程序结果如图1.5-1.7所示 图1.5 图1.6 图1.7（5）设计小结操作系统课程设计是本课程重要的实践教学环节。课程设计的目的，一方面使学生更透彻地

5、理解操作系统的基本概念和原理，使之由抽象到具体；另一方面，通过课程设计加强学生的实验手段与实践技能，培养学生独立分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神。与本课程的实验教学相比，课程设计独立设课，具有更多的学时，给学生更多自行设计、自主实验的机会，充分放手让学生真正培养学生的实践动手能力，全面提高学生的综合素质。对于本次操作系统课程设，由于Linux比较陌生，刚起步阶段花了很大时间去查阅各种资料。当完成设计时，感觉掌握了以前学到的知识，并且还对操作系统应用有了更深入的认识。对二级文件系统也有了很好的了解，熟练C语言布局的使用，如何解决实现里面功能的各种问题。（6）参考文献 1计算机操作系统

6、(第3版)，汤小丹，西安电子科技大学出版社，2007年7月2C语言程序设计，孟庆昌，人民邮电出版社，2006年4月3计算机操作系统教程（第3版）习题解答与实验指导，张尧学，清华大学出版社，2006年11月 （7）附源代码 12、显示列表函数dir( )和目录创建函数mkdir( )等(文件名dir.c)#include stdio.h#include string.h#include filesys.h_dir( ) /*dir*/ unsigned int di_mode; int i,j,one; struct inode *temp_inode; printf(nCURRENT DIRE

7、CTORY:n); for(i=0;iDIRNUM;i+) if(!(strcmp(dir.directi.d_name,)&(dir.directi.d_ino=0) dir.size = i;break; for(i=0;idi_mode; for(j=0;jdi_mode & DIFILE) printf( %d bytesn,temp_inode-di_size); printf(block chain of the file:); for(j=0;jdi_size/BLOCKSIZ+1;j+) printf(%d-,temp_inode-di_addrj); printf(endn)

8、; else printf(n);iput(temp_inode); mkdir(dirname) /*mkdir*/char *dirname; int dirid,dirpos; struct inode *inode; struct direct bufBLOCKSIZ/(DIRSIZ+2); unsigned int block; memset(buf,0,(BLOCKSIZ/(DIRSIZ+2)*sizeof(struct direct); dirid=namei(dirname); if(dirid!=NULL) inode=iget(dirid); if (inode-di_mo

9、de&DIDIR) printf(n directory already existed!n); else printf(n%s is a file name,&cant creat a dir the same name,dirname); iput(inode); return;dirpos=iname(dirname);inode=ialloc( );/ inode-i_ino=dirid;dir.directdirpos.d_ino=inode-i_ino;dir.size+;/* fill the new dir buf*/strcpy(buf0.d_name,.);buf0.d_i

10、no=inode-i_ino;strcpy(buf1.d_name,.);buf1.d_ino=cur_path_inode-i_ino;block=balloc( );fseek(fd,DATASTART+block*BLOCKSIZ,SEEK_SET);fwrite(buf,1,BLOCKSIZ,fd);inode-di_size=2*sizeof(struct direct);inode-di_number=1;inode-di_mode=useruser_id.u_default_mode;inode-di_uid=useruser_id.u_uid|DIDIR;inode-di_gi

11、d=useruser_id.u_gid;inode-di_addr0=block;iput(inode);return;chdir(dirname) /*chdir*/char *dirname; unsigned int dirid; struct inode *inode;unsigned short block;int i,j,low=0,high=0;dirid=namei(dirname);if(dirid=NULL) printf(n %s does not existedn,dirname); return ;inode=iget(dir.directdirid.d_ino);i

12、f(!access(user_id,inode,useruser_id.u_default_mode) printf(nThe directory %s ,Permission deny,dirname); iput(inode); return ;/*pack the current directoryfor(i=0;idir.size;i+) for (;jDIRNUM;j+) printf(nIn chdir(%s),j = %d,dirname,j); if (dir.directj.d_ino=0) break; printf(nIn chdir(%s),j2 = %d,dirnam

13、e,j); memcpy(&dir.directi,&dir.directj,DIRSIZ+2);dir.directj.d_ino=0;*/* write back the current directory */for(i=0;idi_size/BLOCKSIZ+1;i+)/ bfree(cur_path_inode-di_addri);for(i=0;i0) block=balloc( ); cur_path_inode-di_addri=block; fseek(fd,DATASTART+block*BLOCKSIZ,SEEK_SET); fwrite(&dir.directi,1,B

14、LOCKSIZ,fd); else fseek(fd,DATASTART+cur_path_inode-di_addr0*BLOCKSIZ,SEEK_SET); fwrite(&dir.direct0,1,BLOCKSIZ,fd);cur_path_inode-di_size=dir.size*(sizeof(struct direct);iput(cur_path_inode);cur_path_inode=inode;/* read the change dir from disk */j=0;for(i=0;idi_size/BLOCKSIZ+1;i+) fseek(fd,DATASTA

15、RT+ inode-di_addri*BLOCKSIZ,SEEK_SET); fread(&dir.directj,1,BLOCKSIZ,fd); j+=BLOCKSIZ/(DIRSIZ+2); return;13、文件创建函数 creat( ) ( 文件名creat.c)#include stdio.h#include filesys.hcreat(user_id,filename,mode)unsigned int user_id;char *filename;unsigned short mode;unsigned int di_ith,di_ino; struct inode *ino

16、de; int i,j,k,user_p; for(user_p=0;user_pUSERNUM;user_p+) if(useruser_p.u_uid = user_id) k=user_p; break; di_ino=namei(filename); if (di_ino!=NULL) /*already existed*/ inode=iget(di_ino); if(access(user_id,inode,mode)=0) iput(inode); printf(ncreat access not allowedn); return ; /*free all the block

17、of the old file */ for(i=0;idi_size/BLOCKSIZ+1;i+) bfree(inode-di_addri); /*to do: add code here to update the pointer of the sys_file*/ for(i=0;iSYSOPENFILE;i+) if (sys_ofilei.f_inode=inode) sys_ofilei.f_off=0; for(i=0;idi_uid; userk.u_gid=inode-di_gid; for(j=0;ji_ino; inode-di_mode=userk.u_default

18、_mode|DIFILE; inode-di_uid=userk.u_uid; inode-di_gid=userk.u_gid; inode-di_addr0=balloc(); inode-di_size=0; inode-di_number=1; for (i=0;iSYSOPENFILE;i+) if (sys_ofilei.f_count=0) break; for(j=0;jNOFILE;j+) if (userk.u_ofilej=SYSOPENFILE+1) break; userk.u_ofilej=i; sys_ofilei.f_flag=mode; sys_ofilei.

19、f_count=0; sys_ofilei.f_off=0; sys_ofilei.f_inode=inode; return j;14、打开文件函数open( ) (文件名open.c)#include stdio.h#include filesys.hunsigned short open(user_id,filename,openmode)int user_id;char *filename;unsigned short openmode; unsigned int dirid;struct inode *inode;int i,j,k;dirid=namei(filename);if

20、(dirid=NULL) /*no such file */ printf(n file does not existed!n); return NULL; inode=iget(dir.directdirid.d_ino);if (!access(user_id,inode,openmode) /*access denied*/ printf(n file open has not access!); iput(inode); return NULL; /* alloc the sys_ofile item*/for(i=1;idi_size; else sys_ofilei.f_off=0

21、;/*alloc the user open file item*/ for(j=0;jUSERNUM;j+) if(userj.u_uid = user_id) k=j; break; for(j=0;jNOFILE;j+) if (userk.u_ofilej=SYSOPENFILE+1) break;if (j=NOFILE) printf(n user open file too much!n); sys_ofilei.f_count=0; iput(inode); return NULL; userk.u_ofilej=i;/记录用户打开的文件在sys_ofile 中的位置 /*if

22、 APPEND,free the block of the file before*/if (openmode &FAPPEND) for(i=0;idi_size/BLOCKSIZ+1;i+) bfree(inode-di_addri); inode-di_size=0; return j;15、关闭文件函数close( ) ( 文件名close.c) #include stdio.h#include filesys.hclose(user_id,cfd) /*close*/ unsigned int user_id; unsigned short cfd; struct inode *inode; int j,k; for(j=0;jUSERNUM;j+) if(userj.u_uid = user_id) k=j; break; inode=sys_ofileuserk.u_ofilecfd.f_inode;iput(inode);sys_ofileuserk.u_ofilecfd.f_count-;userk.u_ofilecfd=SYSOPENFILE+1;