操作系统文件系统设计实验报告
操作系统报告
文件系统设计
姓名： 郑兆涵
专业： 计算机科学与技术(嵌入式方向)
计算机与控制工程学院
2016年6月1日
目录：
一、设计目的、意义
二、设计分析
三、方案分析
四、功能模块实现
五、最终结果分析
六、设计体会
七、附录
一、设计目的、意义
本课程设计的目的是设计一个简单多用户文件系统，切身体验理解文件体统的内部构造，实现对文件，目录的操作，运用链表模拟实现各种功能，同时实现一级索引，二级索引等完成对空间的分配操作。
通过本课程设计理解文件系统的内部功能及内部实现，完善课本上各种文件系统的操作与认识。
二、设计分析
（1）可以实现下列几条命令（至少4条）；
login 用户登陆
dir 列文件目录
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
（2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度；
（3）源文件可以进行读写保护。
（4）首先应确定文件系统的数据结构：主目录、子目录及活动文件等。主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。
（5）用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。如file0，file1,file2...并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。
三、方案分析
四、功能模块实现
主要数据结构
typedef struct UFD //存储文件信息
{
char name[10]; //文件名
int attribute; //属性
int length; //长度
int a[10]; //为文件本身分配10个空间
int *p1; //一级索引，100个空间
int (*p2)[100]; //二级索引，100*100个空间
struct UFD *next;
}UFD;
typedef struct DIR //存储目录信息
{
DIR* above; //上一结点
char name[10];
int length;
DIR *next; //下一结点
UFD *File_head; //此目录下的文件指针
DIR *Dir_head; //此目录下目录链表指针
}DIR;
class Cuse //定义管理用户目录的类
{
DIR *now; //当前目录
UFD *Fhead; //文件的头结点
DIR *Dhead; //根目录的目录链头结点
char code[10]; //密码
char name[10]; //用户名
int length; //用户空间大小
int status; //是否获得空间
public:
void set_status(int);
int dele_user();
int dis_file(); //显示文件所占外存块号
int dis_dir(DIR *d);//当前路径
int get_length();
char const *get_name();
char const *get_code();
int get_status();
int set_user(char *,char *);//设置用户名与密码
DIR *get_now();
int dele_file(UFD *f); //删除文件
int dele_dir(DIR*); //删除目录
Cuse(); //构造
~Cuse(); //析构
int goback(); //返回上级
int dis_now(); //显示当前目录
int new_file();
int new_dir();
int open_dir();
int open_file();
int first_dele_file(); //删除文件的前部分工作
int first_dele_dir(); //删除目录的前部分工作
int set_code();
};
class Cdisk{ //用户类
public:
Cuse user[5]; //用户个数最多为5
char code[10];
int dis_disk();
int first_dele_user();
int dele_user(int);
int new_user(); //查看当前用户与外存空间使用情况，后创建新用户
int set_code(); //设置新密码
int login(char); //登陆
Cdisk();
virtual~Cdisk(); //虚函数，析构
};功能模块：
①.创建文件
②.删除文件
③.创建目录
④.删除目录
⑤.打开目录
⑥.返回上一层目录
⑦.查看当前目录
⑧.修改密码
⑨.查看文件
显示当前目录时，查看当前的目录链
if(f==0)
cout<<"当前目录下没有文件"<name<length<attribute<next;
}
} 五、最终结果分析
六、设计体会
在这次设计中，我对于文件属性，文件命名，文件操作，文件存取方式有了更加深刻的理解，其中令我印象最为深刻的是文件目录的管理。其中的文件控制块跟索引节点起到了非常重要的作用。文件控制块中包含了有关文件存取控制的信息，文件结构的信息，文件使用的信息，文件管理的信息。查找文件时，根据文件名找到文件控制块，再通过控制块获得相应的信息。
为了减少检索文件访问的物理快熟，文件系统把文件目录项中的文件名和其他管理信息分开。后者单独组成定长的一个数据结构，称为索引节点。
把文件控制块的内容与索引节点分开，不仅加快了目录检索速度，而且，便于实现文件共享，有利于系统的控制和管理。
七、附录
#include
#include
#include
#include
#if _MSC_VER>1000
#pragma once
#endif //_MSC_VER>1000
extern int disk_block[10000];
extern int disk_empty;
typedef struct UFD //存储文件信息
{
char name[10]; //文件名
int attribute; //属性
int length; //长度
int a[10]; //为文件本身分配10个空间
int *p1; //一级索引，100个空间
int (*p2)[100]; //二级索引，100*100个空间
struct UFD *next;
}UFD;
typedef struct DIR //存储目录信息
{
DIR* above; //上一结点
char name[10];
int length;
DIR *next; //下一结点
UFD *File_head; //此目录下的文件指针
DIR *Dir_head; //此目录下目录链表指针
}DIR;
class Cuse //定义管理用户目录的类
{
DIR *now; //当前目录
UFD *Fhead; //文件的头结点
DIR *Dhead; //根目录的目录链头结点
char code[10]; //密码
char name[10]; //用户名
int length; //用户空间大小
int status; //是否获得空间
public:
void set_status(int);
int dele_user();
int dis_file(); //显示文件所占外存块号
int dis_dir(DIR *d);//当前路径
int get_length();
char const *get_name();
char const *get_code();
int get_status();
int set_user(char *,char *);//设置用户名与密码
DIR *get_now();
int dele_file(UFD *f); //删除文件
int dele_dir(DIR*); //删除目录
Cuse(); //构造
~Cuse(); //析构
int goback(); //返回上级
int dis_now(); //显示当前目录
int new_file();
int new_dir();
int open_dir();
int open_file();
int first_dele_file(); //删除文件的前部分工作
int first_dele_dir(); //删除目录的前部分工作
int set_code();
};
class Cdisk{ //用户类
public:
Cuse user[5]; //用户个数最多为5
char code[10];
int dis_disk();
int first_dele_user();
int dele_user(int);
int new_user(); //查看当前用户与外存空间使用情况，后创建新用户
int set_code(); //设置新密码
int login(char); //登陆
Cdisk();
virtual~Cdisk(); //虚函数，析构
};
int disk_block[10000];
int disk_empty;
Cdisk::Cdisk() //管理磁盘的类，构造函数
{
int i=0;
char code[10]="123456";
for(i=0;i<10000;i++) //初始化所有磁盘块为空闲
disk_block[i]=0;
//this->user[0].set_user("student","123");//默认一个用户
disk_empty=10000;
cout.setf(ios::left); //设置输出方式
}
Cdisk::~Cdisk() //析构
{
}
int Cdisk::dele_user(int i) //Cdisk类dele_user的构造
{
Cuse C;
C=user[i];
user[i].dele_user(); //调用Cuse类的成员函数 int dele_user()
return 1;
}
int Cdisk::dis_disk() //检查磁盘信息
{
int i=0;
cout<>n;
cout<<"请输入密码："<>c;
user[i].set_user(n,c); //调用Cuse的成员函数，传递用户名与密码
cout<<"恭喜，创建用户成功！"<>n;
cout<<"密码：";
cin>>c;
cout<>temp1;
if(strcmp(temp1,code)) //无疑是针对当前用户进行操作，故直接code
{
cout<<"原密码错误！"<>temp1;
cout<<"请再次输入新密码："<>temp2;
if(strcmp(temp1,temp2))
{
cout<<"两次密码不相同，请重输!"<>n;
if(i>0) //已有其它用户存在
{
for(j=0;j>c;
user[i].set_user(n,c); //调用Cuse的成员函数，传递用户名与密码
cout<<"恭喜，创建用户成功！"<>n;
for(i=0;i<5;i++) //在查找用户的同时，得到用户序号i
if(!strcmp(user[i].get_name(),n)&&user[i].get_status())
break; //找到，跳出
if(i==5)
{
cout<<"出错啦，此用户不存在！"<>c;
if(c!='Y'&&c!='y')
{
cout<<"已经取消删除！"<dele_user(i);
cout<<"用户删除成功"<next==0)
{
this->dele_file(f);
f=0;
break;
}
while(f->next->next!=0)
f=f->next;
this->dele_file(f->next);
f->next=0;
f=Fhead;
}
while(d!=0) //目录
{
if(d->next==0)
{
this->dele_dir(d);
d=0;
break;
}
while(d->next->next!=0)
d=d->next;
this->dele_dir(d->next);
d->next=0;
d=Dhead;
}
}
int Cuse::new_file() //建立新文件
{
int i=0,j=0;
UFD *f,*p=0;
DIR *D;
p=new UFD; //开辟一个新的文件结构体
if(p==0)
{
cout<<"无可用内存空间，创建文件失败！"<>p->name;
if(now==0) //根目录下的文件链
f=Fhead;
else //当前目录下的文件链
f=now->File_head;
while(f!=0) //检查是否文件重名
{
if(!strcmp(p->name,f->name))
{
cout<<"此文件已存在！"<next;
}
cout<<"\n"<<"长度：";
cin>>p->length;
cout<<"\n"<<"属性(0：只读，1：读写)：";
cin>>p->attribute;
cout<length>disk_empty) //空间不足
{
cout<<"文件太大，空间不足，当前空间为："<length; //剩余空闲盘块
//
for(i=0;ilength&&i<10;i++) //文件较小时，直接地址，文件数据盘块号
for(j;j<10000;j++) //位示图法
if(disk_block[j]==0) //空闲
{
p->a[i]=j; //得到此空间
disk_block[j]=1; //标记为已分配出去
j++;
break; //跳出寻找，为文件分配下一空间
}
p->p1=0; //一级索引
p->p2=0; //二级索引
if(p->length>10) //超过10，用一级索引
{
p->p1=new int[100]; //为一级索引分配100个空间
for(i=10;ilength&&i<110;i++)
for(j;j<10000;j++) //j，继续前面的值
if(disk_block[j]==0)
{
(p->p1)[i-10]=j;
disk_block[j]=1;
j++;
break;
}
if(p->length>110) //超过110，得用二级索引
{
p->p2=new int[100][100]; //在一级索引的基础上，2维
for(i=110;ilength;i++)
for(j;j<10000;j++) //j，继续前面的值
if(disk_block[j]==0)
{
int m=(i-110)/100; //行
int k=(i-110)%100; //列
p->p2[m][k]=j;
disk_block[j]=1;
j++;
break;
}
}
}
if(now==0) //根目录下的文件
{
p->next=Fhead; //后继结点指向头，即新指点在前
Fhead=p; //新结点在头
}
else
{
p->next=now->File_head;
now->File_head=p;
}
length+=p->length; //用户总空间大小增加
if(now!=0) //子目录下空间大小增加
{
now->length+=p->length;
D=now->above; //上一级目录
while(D!=0) //上级目录（根目录已实现）空间增加
{
D->length+=p->length;
D=D->above; //逐级向上
}
}
return 0;
}
int Cuse::new_dir() //建立新目录
{
DIR *p,*h;
cout<<"请输入新目录的名字："<>p->name; //目录名
p->Dir_head=0; //目录下的目录链为空
p->length=0; //
p->File_head=0; //目录下的文件为空
if(now==0) //当前为主目录
h=Dhead; //第一次时，h=0；指向目录链
else
h=now->Dir_head;//当前的目录链
while(h!=0) //此目录下存在其它子目录
{
if(!strcmp(h->name,p->name))
{
cout<<"此目录已存在！"<next;
}
if(now==0) //当前为主目录
{
p->above=0; //主目录里目录的上一结点为0
p->next=Dhead; //把原目录接入新目录后面（Dhead初始为0）
Dhead=p; //Dhead始终指向最新目录结点
}
else
{
p->above=now; //当前目录为新目录的上一结点
p->next=now->Dir_head; //反序插入新目录
now->Dir_head=p; //更新目录链
}
cout<<"目录创建成功"<above; //上一结点
return 1;
}
int Cuse::open_dir() //打开目录
{
char name[10];
DIR *p;
if(now==0) //当前主目录
p=Dhead;
else
p=now->Dir_head; //p指向目录链
cout<<"请输入你要打开的目录名："<>name;
//int flag=0;
while(p!=0)
{
if(strcmp(p->name,name)==0)
{
now=p; //找到目录，now标记
return 1;
}
p=p->next;
}
cout<<"当前没此目录"<>temp;
UFD *f=Fhead; //数据文件头指针
UFD *above=0;
if(now!=0)
f=now->File_head; //当前目录下的数据文件
while(f!=0)
{
if(!strcmp(f->name,temp))
break; //找到，跳出
above=f; //标记第一个文件
f=f->next;
}
if(f==0)
{
cout<<"此文件不存在"<name<<"文件吗？按0确定，其他键取消"<>a;
if(a[0]!='0')
{
cout<<"已取消删除文件。"<length; //回收此数据文件的空间大小
if(now==0) //根目录
{
if(f==Fhead)
Fhead=Fhead->next;
else
above->next=f->next;
}
else
{
DIR *d=now;
while(d!=0)
{
d->length=f->length;
d=d->above;
}
if(f==now->File_head)
now->File_head=now->File_head->next;
else
above->next=f->next;
}
length-=f->length;
this->dele_file(f);
cout<<"删除成功"<length;i++) //回收文件具体空间，重置空闲
{
m=f->a[i];
disk_block[m]=0;
}
if(f->p1!=0) //回收一级索引
{
for(i=10;i<110&&ilength;i++)
{
m=f->p1[i-10];
disk_block[m]=0;
}
delete[](f->p1);
}
if(f->p2!=0) //回收二级索引
{
for(i=110;ilength;i++)
{
m=(f->p2)[(i-110)/100][(i-110)%100];
disk_block[m]=0;
}
delete[](f->p2);
delete f;
}
f=0; //要删除的文件为空了
return 1;
}
int Cuse::first_dele_dir() //删除目录的前奏
{
char n[10];
char c;
DIR *p,*above=0;
p=Dhead; //指向根目录下的目录链
if(now!=0)
p=now->Dir_head; //指向当前目录下的目录链
cout<<"要删除的目录名："<>n;
while(p!=0)
{
if(!strcmp(p->name,n))
break; //找到要删除的目录，跳出
above=p; //保存前一结点
p=p->next;
}
if(p==0)
{
cout<<"没有这个目录！"<>c;
if(c!='0')
return 0;
disk_empty+=p->length; //回收磁盘空间
if(now==0)
{
if(p==Dhead) //如果是根目录下头结点，直接移动Dhead
Dhead=Dhead->next;
else
above->next=p->next;//中间抽掉目标
}
else
{
if(p==now->Dir_head)
now->Dir_head=now->Dir_head->next;
else
above->next=p->next;
above=now; //当前目录
while(above!=0)
{
above->length-=p->length;//用above标记当前目录，进行大小更新
above=above->above; //向上一级
}
}
length-=p->length; //根目录大小更新
this->dele_dir(p);
p=0;
cout<<"删除成功！"<Dir_head; //当前目录下的目录链表
UFD *f=p->File_head; //当前目录下的文件链
if(f!=0)
{
while(p->File_head->next!=0)//删除目录里的文件
{
f=p->File_head;
while(f->next->next!=0)
f=f->next;
this->dele_file(f->next);
f->next=0;
}
if(p->File_head->next==0)
{
this->dele_file(p->File_head);//删除头文件
p->File_head=0;
}
}
if(d!=0) //删除目录下的目录
{
while(p->Dir_head->next!=0)
{
d=p->Dir_head;
while(d->next->next!=0)
d=d->next;
this->dele_dir(d->next);
d->next=0;
}
if(p->Dir_head->next==0)
{
this->dele_dir(p->Dir_head);//删除目录链头结点
p->Dir_head=0;
}
}
delete p; //释放p占用的内存
p=0; //置0
return 1;
}
int Cuse::dis_now() //显示当前目录
{
DIR *d=Dhead;
UFD *f=Fhead;
if(now!=0)
{
d=now->Dir_head; //当前目录下的目录链
f=now->File_head;
}
if(d==0&&f==0)
{
cout<<"当前目录为空"<length;
cout<name<length<next;
}
}
if(f==0)
cout<<"当前目录下没有文件"<name<length<attribute<next;
}
}
return 1;
}
int Cuse::open_file() //打开文件
{
char n[10];
cout<<"请输入要打开的文件名"<>n;
UFD *f=Fhead; //文件头指针
if(now!=0)
f=now->File_head; //指向文件
while(f!=0)
{
if(!strcmp(f->name,n))
{
cout<<"文件打开成功"<next;
}
cout<<"当前目录无此文件"<>a1;
if(strcmp(a1,code))
{
cout<<"密码错误"<>a1;
cout<<"再次输入新密码:"<>a2;
if(strcmp(a1,a2))
cout<<"两次输入密码不同，请重输！"<above!=0)
this->dis_dir(d->above);//递归调用此功能
cout<<" "<name<<'\n';
return 0;
}
int Cuse::dis_file()//查看文件
{
int i;
char n[10];
UFD *f=Fhead;
if(now!=0)
f=now->File_head;
cout<<"请输入要查看的文件名："<>n;
while(f!=0)
{
if(!strcmp(n,f->name)) //找到此文件，跳出
break;
f=f->next;
}
if(f==0)
{
cout<<"当前目录下没此文件"<attribute==0)
cout<<"此为只读文件，";
else
cout<<"此为读写文件，";
cout<<"占用硬盘块号如下："<length&&i<10;i++) //直接存放的
{
cout<a[i];
if((i+1)%10==0)
cout<length&&i<110;i++) //一级索引存放的
{
cout<p1[i-10];
if((i+1)%10==0)
cout<length;i++) //二级索引存放的
{
cout<p2[(i-110)/100][(i-110)%100];
if((i+1)%10==0)
cout<>c;
switch(c)
{
case '1':
n=D.login(c);
flag=1;
system("cls");
cout<<"管理员登陆成功！"<>c;
cout<>c;
cout<