文件系统存储空间管理模拟实验报告.docx

1、文件系统存储空间管理模拟实验报告课程名称 计算机操作系统 实验名称 文件系统存储空间管理模拟 姓 名 学 号 专业班级 实验日期 成 绩 指导老师 1、实验目的 根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录。2、实验原理 用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并将其状态由0变到1。当释放某

2、一物理块时，已知其在磁盘中的物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为0。3、主要仪器设备 PC机（含有VC）4、实验内容与步骤实验内容：1. 模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、 索引分配方法；2. 文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图方法；步骤如下：1. 输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；（1）磁盘基本信息：磁盘柱面数m, 每柱面磁道数p, 每磁道物理块数q；（2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为：Size= ceil（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/（sizeof(int)*8） （3

3、）申请大小为size的整数数组map，并对其进行随机初始化。 例如：假设m=2, p=4, q=8, 共有64个磁盘块， 若sizeof(int)=2, 则位示图大小为4，map4如下： 1514131211109876543210map00011010011001010map11010110000110000map2011001110011001map31000100001100110位示图中每一位对应的相对磁盘块号如下图，磁盘块号由小到大对应于数组的低地址到高地址位上。即map0的第0位到第15位分别对应0号磁盘块到15号磁盘块的状态，map1的第0位到第15位对应16号磁盘块到31号磁盘

4、块的状态，以此类推。1514131211109876543210map01514131211109876543210map131302928272625242322212019181716map247464544434241403938373635343332map363626160595857565554535251504948如上表所示， 29号磁盘的状态存在map1中，对应于第13位；2. 输出初始位示图信息；3. 输入文件分配或释放请求， （1）格式：“+ 文件名 申请块数” 或 “ - 文件名 ” “+”表示申请文件分配，“-”表示删除文件 如： + F1 54. 根据请求完成相应操

5、作。 （1）若为分配申请x个盘块，则在位示图中找到x个为0的位，将其修改为“1”，计算相应具体物理设备的柱面号C、磁道号H和物理块号R，并将CHR地址或相对磁盘块号记录在文件目录中。输出位示图修改位置、分配的磁盘块CHR地址、修改后的目录和位示图信息。否则，空间不够，退出执行下一条请求； 计算公式如下：a. 已知位示图中的下标i , j, 计算相对块号 Block= i*sizeof( int )*8+j b. 已知相对块号计算柱面、磁道、物理块号如下： 柱面号 C= 相对块号/(每柱面磁道数*每磁道物理块数) 磁道号 H= 相对块号%（每柱面磁道数*每磁道物理块数）/ 每磁道物理块数 物理块

6、号 R= 相对块号%每磁道物理块数 文件目录如下（以索引表分配为例）：文件名首个物理块CHR地址块个数索引表beta(0，0，0)2(0,0,0)(0,0,1)Alpha(2,3,0)3(2,3,0)Toyota43（4 9 12）（Sony文件名首个物理块地址(相对)块个数索引表beta02(0,2,3)Alpha33(3,6,7)Toyota83(8, 9,12)(2）若为删除申请，则从目录中找到要删除的文件所在的目录项，读取索引表，依次读取文件相应的盘块CHR地址, 计算该盘块的相对磁盘块号，再计算其相应信息在位示图中的位置( i,j)，将位示图中的相应位有“1”改为“0”， 并从目录中

7、删除该目录项。输出删除的磁盘块CHR地址、相应位示图修改位置、修改过的位示图和目录。计算过程如下：相对磁盘块号 = 柱面号*每柱面磁道数*每磁道物理块数+ 磁道号*每磁道物理块数+ 物理块号i = 相对磁盘块号/ (sizeof(int)*8)j = 相对磁盘块号% (sizeof(int)*8)5、实验流程图图一 文件空闲区分配算法图二 文件空闲区回收算法6、实验代码#include stdio.h #include #include #include int physic100; /文件地址缓冲区int style=1; /文件的类型char cur_dir10=root; /当前目录 s

8、truct commandchar com10;cmd13;struct block int n; /空闲的盘快的个数 int free50; /存放空闲盘快的地址 int a; /模拟盘快是否被占用memory20449;struct block_superint n; /空闲的盘快的个数 int free50; /存放进入栈中的空闲块 int stack50; /存放下一组空闲盘快的地址super_block;struct node /i结点信息int file_style; /i结点 文件类型 int file_length; /i结点 文件长度 int file_address100;

9、 /i结点 文件的物理地址 i_node640;struct dir /目录项信息char file_name10; /文件名 int i_num; /文件的结点号 char dir_name10; /文件所在的目录 root640;void format() /格式化int i,j,k; super_block.n=50; for(i=0;i50;i+) /超级块初始化 super_block.freei=i; /存放进入栈中的空闲块 super_block.stacki=50+i; /存放下一组的盘块 for(i=0;i640;i+) /i结点信息初始化 for(j=0;j100;j+)

10、i_nodei.file_addressj=-1;/文件地址 i_nodei.file_length=-1; /文件长度 i_nodei.file_style=-1; /文件类型 for(i=0;i640;i+) /根目录区信息初始化 strcpy(rooti.file_name,); rooti.i_num=-1; strcpy(rooti.dir_name,); for(i=0;i20449;i+) /存储空间初始化 memoryi.n=0; /必须有这个 memoryi.a=0; for(j=0;j50;j+) memoryi.freej=-1; for(i=0;i20449;i+) /

11、将空闲块的信息用成组链接的方法写进每组的最后一个块中 /存储空间初始化 if(i+1)%50=0) k=i+1; for(j=0;j50;j+) if(k20450) memoryi.freej=k;/下一组空闲地址 memoryi.n+; /下一组空闲个数 注意在memoryi.n+之前要给其赋初值 k+; else memoryi.freej=-1; memoryi.a=0; /标记为没有使用 continue; /处理完用于存储下一组盘块信息的特殊盘块后，跳过本次循环 for(j=0;j50;j+) memoryi.freej=-1; memoryi.n=0; printf(已经初始化完

12、毕n); printf(进入UNIX文件模拟.nn); void write_file(FILE *fp) /将信息读入系统文件中int i; fp=fopen(system,wb); for(i=0;i20449;i+) fwrite(&memoryi,sizeof(struct block),1,fp); fwrite(&super_block,sizeof(struct block_super),1,fp); for(i=0;i640;i+) write(&i_nodei,sizeof(struct node),1,fp); for(i=0;i640;i+) fwrite(&rooti,

13、sizeof(struct dir),1,fp); fclose(fp);void read_file(FILE *fp) /读出系统文件的信息 int i; fp=fopen(system,rb); for(i=0;i20449;i+) fread(&memoryi,sizeof(struct block),1,fp); fread(&super_block,sizeof(struct block_super),1,fp); for(i=0;i640;i+) fread(&i_nodei,sizeof(struct node),1,fp); for(i=0;i=0;i-) k=physici

14、; /需要提供要回收的文件的地址 m=49-super_block.n; /回收到栈中的哪个位置 if(super_block.n=50) /注意 当super_block.n=50时 m=-1;的值 /super_block.n=50的时候栈满了，要将这个栈中的所有地址信息写进下一个地址中 for(j=0;j50;j+) memoryk.freej=super_block.freej; super_block.n=0; memoryk.n=50; memoryk.a=0; if(m=-1) m=49; /将下一个文件地址中的盘块号回收到栈底中，这个地址中存放着刚才满栈的地址的信息 super

15、_block.freem=physici; /将下一个文件地址中的盘块号回收到栈中 super_block.n+; void allot(int length) /分配空间 int i,j,k,m,p; for(i=0;ilength;i+) k=50-super_block.n; /超级块中表示空闲块的指针 m=super_block.freek; /栈中的相应盘块的地址 p=super_block.free49; /栈中的最后一个盘块指向的地址 if(m=-1|memoryp.a=1) /检测是否还有下一组盘块 printf(内存不足,不能够分配空间n); callback(length)

16、; break; if(super_block.n=1) memorym.a=1; /将最后一个盘块分配掉 physici=m; super_block.n=0; for(j=0;jmemorym.n;j+) /从最后一个盘块中取出下一组盘块号写入栈中 super_block.freej=memorym.freej; super_block.n+; continue; /要跳过这次循环，下面的语句在IF中已经执行过 physici=m; /栈中的相应盘块的地址写进 文件地址缓冲区 memorym.a=1; super_block.n-; void create_file(char filena

17、me,int length) /创建文件 int i,j; for(i=0;i640;i+) if(strcmp(filename,rooti.file_name)=0) printf(文件已经存在，不允许建立重名的文件n); return; for(i=0;i640;i+) if(rooti.i_num=-1) rooti.i_num=i; strcpy(rooti.file_name,filename); strcpy(rooti.dir_name,cur_dir); /把当前目录名 给新建立的文件 i_nodei.file_style=style; i_nodei.file_length

18、=length; allot(length); for(j=0;jlength;j+) i_nodei.file_addressj=physicj; break; void create_dir(char filename) /创建目录style=0; /0代表文件类型是目录文件 create_file(filename,4); style=1; /用完恢复初值，因为全局变量，否则void del_file(char filename) /删除文件 int i,j,k; for(i=0;i640;i+) if(strcmp(filename,rooti.file_name)=0) k=root

19、i.i_num; for(j=0;ji_nodek.file_length;j+) physicj=i_nodek.file_addressj; callback(i_nodek.file_length); /调用 回收函数 for(j=0;j100;j+) /删除文件后要将文件属性和目录项的各个值恢复初值 i_nodek.file_addressj=-1; /地址恢复初值 strcpy(rooti.file_name,); /文件名恢复初值 rooti.i_num=-1; /目录项的I结点信息恢复初值 strcpy(rooti.dir_name,); /目录项的文件目录信息恢复初值 i_no

20、dek.file_length=-1; /文件长度恢复 i_nodek.file_style=-1; /文件类型恢复初值 break; if(i=640) printf(不存在这个文件n); void del_dir(char filename) /删除目录 需要判断目录下时候为空,不为空就不删除 int i,j,k; for(i=0;i640;i+) /还要加条件判断要删除的目录是不是当前目录 k=rooti.i_num; /找到目录名字 if( strcmp(rooti.file_name,filename)=0 & strcmp(cur_dir,filename)!=0 & (i_nod

21、ek.file_style)=0 ) for(j=0;j640;j+) if(strcmp(filename,rootj.dir_name)=0) printf(目录不为空不能直接删除n); break; if(j=640) del_file(filename); break; break; if(i=640) printf(这个不是目录文件 或者不存在这个目录,或者你要删除的是当前目录n); void display_curdir() /显示当前目录下的文件列表 int i,k; printf(tt文件名字 文件类型 文件长度 所属目录n); for(i=0;i640;i+) if(strc

22、mp(cur_dir,rooti.dir_name)=0) /查询文件中 所在目录信息和当前目录信息相同的数据 k=rooti.i_num; printf(tt %st,rooti.file_name); /文件名 printf(t%dt,i_nodek.file_style); /文件的类型 printf(%dt,i_nodek.file_length); /文件的长度 printf(%sn,rooti.dir_name); /文件所在的目录 void display_dir(char filename) /进入指定的目录 int i,k; for(i=0;i640;i+) k=rooti.

23、i_num; /判断文件类型是不是目录类型 if(strcmp(filename,rooti.file_name)=0) & (i_nodek.file_style=0) strcpy(cur_dir,filename); /将要进入的指定目录设置为当前目录 赋值不要反了strcpy(目的，源) break; if(i=640) printf(没有这个目录n); void open_file(char filename) /打开文件 int i,j,k; printf(tt文件名字 文件类型 文件长度 所属目录n); for(i=0;i640;i+) k=rooti.i_num; if(str

24、cmp(filename,rooti.file_name)=0 & (i_nodek.file_style=1) printf(tt %st,rooti.file_name); /文件名 printf(t%dt,i_nodek.file_style); /文件的类型 printf(%dt,i_nodek.file_length); /文件的长度 printf(%sn,rooti.dir_name); /文件所在的目录 printf(tt文件占用的物理地址n); for(j=0;ji_nodek.file_length;j+) /显示物理地址 printf(%d ,i_nodek.file_ad

25、dressj); /文件具体占用的盘块号 printf(n); break; if(i=640) printf(没有这个文件 或者这个文件不是正规文件n); void back_dir() /返回上一级目录 int i,k; for(i=0;i640;i+) /查询和当前目录名相同的目录文件名 k=rooti.i_num; if(strcmp(cur_dir,rooti.file_name)=0 & (i_nodek.file_style=0) strcpy(cur_dir,rooti.dir_name); /将查询到的目录文件名 所在的目录赋值给当前目录 void display_sys() /显示系统信息（磁盘使用情况） int i,m,k=0; for(i=0;i20449;i+) if(memoryi.a=0) k+; m=20449-k; printf(空闲的盘块数是：t); printf(%dn,k); printf(使用的盘块数是：t); printf(%dn,m); void help() /显示帮助信息printf(*