操作系统课程设计简单多用户文件系统.docx

1、操作系统课程设计简单多用户文件系统简单多用户文件系统1.课程设计的目的操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。为 进一步巩固和复习操作系统的基础知识，培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力，提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力，提高学生分析问题、解决问题以与综合利用 C 语言进行程序设计的能力。本课程设计设计一个简单多用户文件系统，通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深理解文件系统的内部功能与内部实现，掌握文件存储空间的管理，理解文件的物理结

2、构，掌握目录结构的实现，掌握文件操作的实现。2.课程设计的开发语言Microsoft Visual C+ 6.0下的Win32控制台程序，C语言。VC+是Microsoft公司的C+开发工具，具有集成开发环境，可提供编辑C语言，C+以与C+/CLI等编程语言。本课程设计的文件系统利用VC+软件的编辑C语言功能，在Win32控制台程序下操作，在DOS环境下运行。3.功能描述在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个简单多用户的文件系统。文件物理结构可采用显式或其他方法。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，并采用显式分配方式，则可以将位示图合

3、并到FAT中。一个较实用的用户界面，方便用户使用。可提供以下相关文件操作：具有login (用户登录)系统初始化建文件卷、提供登录模块列出文件目录：dir文件内容的查看：view新建文件：create删除文件：delete 修改文件：modify锁定状态转换：lock注销退出：logout文件目录结构采用多用户目录结构，每个目录项包含文件名、大小、是否锁定、物理地址等信息，可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。4.方案论证4.1概要设计本系统为二级文件系统，既要实现对文件的增删改查，同时又具备登陆系统、注册用户的功能，各个用户之间的文件系统互不干扰。采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第

4、二级对应于用户XX下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以与管道文件与设备文件等特殊内容。系统采用结构体来存储用户、文件目录、文件数据内容：0 48*5 48*5+44*50 48*5+44*50+264*200每个分区都是由结构体组成，每个分区的结构体的个数由格式化系统时决定。为系统设计一个简单的二级文件系统，可以实现下列几条命令：login用户登陆、dir列文件目录、view查看文件内容、create新建文件、delete删除文件、modify修改文件、lock锁定转换、logout注销。列目录时列出文件名、文件长度、是否锁定、物理地址，源文件可以进行读写保护。主函数

5、所有功能流程图如图1所示。图1 主函数功能流程图4.2详细设计用户登录(login)模块首次进入系统时，还没有文件系统，则会提示格式化文件系统，创建分区，并初始化分区，系统的初始化要完成文件系统的建立，包括以下几部分：请求内存、设置位示图、初始化文件索引、初始化文本块链表、初始化系统的当前状态、创建一个根目录做为系统的根。验证登录用户的身份，用户登录成功后会初始化当前用户等一系列的系统当前信息，默认用户的类型为普通用户，如果用户未能通过身份验证，提示用户登录失败，退出系统。用户登录模块的算法流程图如图2所示。图2 用户登录流程图查看文件内容(view)模块图3 查看文件内容流程图只支持在当前用

6、户当前目录下进行操作，前提是用户已创建文件，通过用户给定的文件名在文件索引中搜索到文件的物理文件块ID，找到该文件元素后，将文件当前状态置为打开，通过类似的查找方式，找到文件的数据部分，将数据显示到界面，默认创建的时候用0填充文件内容。查看文件内容模块的算法流程图如图3所示。4.2.3新建文件(create)模块是图4 新建文件模块流程图只支持在当前用户目录下创建文件，根据位示图找到一个未使用的文件块用来存放用户的文件信息，根据系统当前状态来构建一个文件系统元素放入到找到的文件块中，新创建的文件状态为关闭，同时更新位示图和文件索引。新建文件时要求输入文件名称，当文件名称不存在，即与当前用户文件

7、目录下的文件不发生冲突时，继续接收用户提供的文件长度，当文件不发生越界则接受锁定状态，文件新建成功。新建文件模块算法流程图如上图4所示。删除文件(delete)模块删除文件并不真正清理文件的物理存储内容，只是将文件的有效状态更改为无效。执行删除文件操作时，输入要删除的文件名，然后根据用户给定的文件名判断当前用户目录下是否存在该文件，若不存在则删除失败，若文件存在则继续判断文件是否被锁定，若文件处于锁定状态则删除失败，若处于非锁定状态则操作成功。删除文件模块的算法流程图如图5所示。图5 删除文件模块流程图修改文件(modify)模块只支持在当前用户目录下进行操作，前提是用户已执行文件打开的命令，

8、否则无法对文件进行修改。命令成功后，会等待用户的输入，用户输入完毕，按回车键Enter，结束输入，系统会读入用户的输入内容，保存到相应的文件块。如果用户的输入太多，会出现越界现象，从而导致修改文件内容失败。修改文件模块的算法流程图如图6所示。图6 修改文件模块流程图4.2.6锁定状态转换(lock)模块图7 锁定状态转换流程图只支持在当前用户目录下进行操作，当文件处于锁定状态时，文件被系统进行读写保护，文件不能被删除，可以被读取、修改。只有当文件处于非锁定状态时，才能被删除。锁定状态的转换即对文件的锁定、非锁定状态之间的转换。锁定状态转换模块的算法流程图如图7所示。5.程序与说明整个文件系统的

9、编码构成主要为：Allstruct.h定义了每个分区的结构体；Mysys.h声明了对系统操作的各种方法；Myuserfile.h声明了对文件操作的各种方法；Mymain.cpp整个系统的主函数，操作入口；Mysys.cpp包含了mysys.h，实现了操作系统的各种方法；Myuserfile.cpp包含了myuserfile.h，实现了操作文件的各种方法；主要数据结构：Allstruct.h文件的内容struct s_user /用户区结构体 long isuse; /是否使用 char name20; /用户名 char psd20; /密码 long address; /目录地址;struc

10、t s_list /目录结构体 long isuse; /是否使用 char name20; /文件名字 long myaddress; /本条目录地址 long pointaddress; /指向的文件的地址 long isfile; /是否锁定 long pointsize; /目标文件的大小 long nextaddress; /下条目录的地址;struct s_file /文件结构体 long isuse; /是否使用 char content256; /文件内容 long next; /下个文件块地址;6.设计结果与分析(1)、使用Microsoft Visual C+6.0建立文件

11、系统所需的编码文件，建立完成后进行编译，经多次修改无误后运行进入系统。首次进入系统，还没有文件系统，则会提示生成虚拟磁盘文件，格式化文件系统，创建分区，并初始化分区。系统的初始化要完成文件系统的建立，包括以下几部分：请求内存、设置位示图、初始化文件索引、初始化文本块链表、初始化系统的当前状态、创建一个根目录做为系统的根。生成虚拟磁盘文件如图8所示。图8 生成虚拟磁盘文件(2)、系统初始化后，没有用户，提示创建用户，在输入用户名与两次登录密码后，验证用户名是否有效，若有效则将用户名与登录密码添加进入存储系统，使用户下次能正常登录系统，新用户创建完成。用户创建成功后出现对系统操作的菜单，此时菜单中

12、的注册菜单功能即创建新用户的过程。创建新用户如图9所示。图9 创建新用户(3)、用户登录，验证登录用户的身份，用户登录成功后会初始化当前用户等一系列的系统当前信息，显示当前用户下的所有文件与其详细信息，同时显示对文件操作的菜单。如图10所示。图10 用户登录与文件操作菜单(4)、新注册的用户默认为没有文件，选择创建文件功能项，输入文件名称，文件长度与文件的锁定状态，文件新建成功，并且每次对文件操作后显示当前用户的所有文件和操作菜单。新建文件功能如图11所示。图11 新建文件(5)、对文件查看，默认创建的时候用0填充文件内容，如图12所示。图12 查看文件内容(6)、接收修改文件内容命令后，等待

13、用户输入要修改的文件名，然后输入修改的内容，用户输入完毕，按回车键Enter，结束修改。修改文件内容如图13所示。图13 修改文件内容(7)、当新建的文件为锁定状态，不能被删除。对文件的锁定进行装换，将锁定状态的文件转换成自由读写状态，用户可随意对文件进行删除操作。图14 锁定状态转换(8)、当文件处于自由读写状态时可对文件进行删除操作，删除文件并不真正清理文件的物理存储内容，只是将文件的有效状态更改为无效。图15 删除文件(9)、当用户完成对文件的管理，可以注销登录并退出系统。7.设计心得体会经过一周的努力，我的课程设计基本完成了，这次课程设计培养了我耐心，慎密、全面地考虑问题的能力，从而加

14、快了问题解决的速度、提高了个人的工作效率，以与锻炼围绕问题在短时间内得以解决的顽强意志。在编写程序的过程中，我的能力得到了提高，同时养成了科学、严谨的作风和习惯。为此我要感谢信息学院开设了这门操作系统课程设计，为我们提供了进一步学习算法、操作系统和巩固C语言程序计设这个平台并。同时还要感谢对同一题目进行攻关的同学们给予的帮助，没他们的帮助可能有很多问题我个人不能进行很好的解决。在此我对他们帮助给予衷心的感谢。首先，我认为这次课程设计是对学习操作系统的一次综合考察，锻炼我综合分析问题、解决问题的能力。报课程设计的题目时，为程序本身的简单而窃喜过。但到了实验的时候，才发现并非我想象的那么简单，实验

15、过程中也出现了一些难题需要解决，为此去苦苦探索过。课程设计期间，几乎每天都完全投入进去了，就像是在做一个相当重要的项目一样的感觉。曾经跑过图书馆几次，只是为了一种新的想法得到实现，也曾多次登录浏览网页，为了弥补一些知识上的纰漏，为此曾洒下了真实的汗水。当我的想法得到实现，又学会了新的知识的时候，心中满是欣喜，或许这是实践出真知的真实验证，有付出就有回报的真实写照吧。其次，我感受了真诚的友谊。在实验中，遇到的问题是多方面的，而且有那么一部分是以前学过的C问题，但是已经忘却或是以前没有真正的理解过。但是你会发现就在你的身边，会有那么一批人在背后热心的帮助你，让你身处困境却感到无限希望。这好像是人生

16、的一种历程，风风雨雨中我们一起走过，然后为了一些坑坑洼洼彼此真诚的帮助过和无私的付出过。同学和老师的协作和彼此心的交流让我感受到了热情，这也是我们成长中必不可失的重要部分。最后，我认识到了自己的不足。平心而论，以前真的没有认真的学习过，即使是在听课，可是后来却没有对学习中出现的问题而仔细分析过。得过且过，迷失了我前进的方向，而现在却又重新敞开了。不论是以后的学习还是工作，我想这都是很重要的，我们需要不断进步的动力。参考文献1 潘新民，王燕芳. 微型计算机控制技术M. ：电子工业，2003.4：305-350 2 X立南，X岚. 操作系统实用教程M. ：大学，2010.5：189-215 3汤子

17、瀛，哲凤屏.计算机操作系统M.XX：XX电子科技大学学. 2007.5：34-1584曾明. Linux操作系统应用教程M. XX：XX科学技术. 2005.3：142-1805X丽芬，X利雄.操作系统实验教程M. ：清华大学. 2001.10：264-288 6 任满杰. 操作系统原理实用教程M. ：电子工业.2003.5：251-302附录Allstruct.hstruct s_user /用户区结构体 long isuse; /是否使用 char name20; /用户名 char psd20; /密码 long address; /目录地址;struct s_list /目录结构体 l

18、ong isuse; /是否使用 char name20; /文件名字 long myaddress; /本条目录地址 long pointaddress; /指向的文件的地址 long isfile; /是否锁定 long pointsize; /目标文件的大小 long nextaddress; /下条目录的地址;struct s_file /文件结构体 long isuse; /是否使用 char content256; /文件内容 long next; /下个文件块地址;mysys.h#include #include myuserfile.hclass MSysterm /封装了管理

19、系统的方法 /成员变量private: FILE *myfile; MUser myuser; /成员函数public: MSysterm() void outName(); /打印登陆后的用户名 int cheack(); /检查虚拟文件系统跟是否存在 int myformat(); /初始化虚拟磁盘 int createuser(); /创建用户 int login(); /用户登录 void mymain(); /主控制程序 int logout(); /用户注销;myuserfile.h #include class MUser /封装了管理文件的方法 /成员变量public: FIL

20、E *myfile; char name20; /用户名 char psd20; /密码 long listaddress; /目录地址 long myaddress; /此用户的地址private: long lastaddress; /最后一个目录的地址 /成员函数public: int createFile(); /增加文件 int delFile(char filename20);/删除文件 int revampFile(char filename20);/修改文件 int mydir(); /列出当前目录的所有文件夹 int viewFile(char filename20);/查看

21、文件 int myConversion(char filename20);/转换是否锁定状态private: int isSame(char filename_f20,char filename_s20);mymain.cpp#include #include #include mysys.h#include using namespace std;int main() char nod1; int n_select = 2 , i_1 =0; MSysterm mysys; /*文件不存在的程序入口*/ if(mysys.cheack()=-1)/磁盘空间不存在 cout虚拟磁盘文件不存在，

22、是否生成？ Y/N nod1; cin.clear(); / 清除流的错误标记 cin.ignore(numeric_limits:max(),n); / 清空输入流 if(nod1=Y|nod1=y) cout正在创建。endl; if(mysys.myformat()!=1)/创建磁盘空间 cout创建磁盘空间失败！即将退出。nod1; return 2; cout创建完成！是否创建用户？ Y/N nod1; cin.clear(); / 清除流的错误标记 cin.ignore(numeric_limits:max(),n); / 清空输入流 if(nod1=Y|nod1=y) if(my

23、sys.createuser()=1)/创建用户 cout创建用户成功。endl; else cout创建用户失败！即将退出。endl; return 3; else cout匿名用户无法进入系统，正在退出。endl; return 4; else cout程序已结束！按任意键退出。endl; return 1; /*文件存在的程序入口*/ for (;) cout*endl; cout请选择：endl; cout 1. 登录endl 2. 注册endl 3. 退出endl; cout*n_select; cin.clear(); / 清除流的错误标记 cin.ignore(numeric_l

24、imits:max(),n); / 清空输入流 if (n_select = 1) for (int i_1=0;i_1=3;i_1+)/登录 if (mysys.login()=1) cout登陆成功！欢迎您 ; mysys.outName(); break; else cout用户名不存在或密码错误！endl; if (i_1=4) cout非法用户!endl输入任意键退出。nod1; return 5; break; if (n_select = 2) if(mysys.createuser()=1)/创建用户 cout创建用户成功。endl; else cout创建用户失败！endl; if (n_select = 3) return 6; mysys.mymain(); return 0;