linux文件系统模拟

#include "stdio.h"
#include <stdlib.h>
//#include <conio.h>
#include <string.h>
#include"unistd.h"

int physic[100];    //文件地址缓冲区
int style=1;     //文件的类型
char cur_dir[10]="root";  //当前目录

struct command
{
    char com[10];
}cmd[12];

struct block
{
    int n;      //空闲的盘快的个数
    int free[50];    //存放空闲盘快的地址
    int a;      //模拟盘快是否被占用
}memory[20449];

struct block_super
{
    int n;      //空闲的盘快的个数
    int free[50];    //存放进入栈中的空闲块
    int stack[50];    //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_address[100];  //i结点 文件的物理地址
} i_node[640];

struct dir      //目录项信息
{
    char file_name[10];   //文件名
    int  i_num;     //文件的结点号
    char dir_name[10];   //文件所在的目录
} root[640];

void format()     //格式化
{
    int i,j,k;
    super_block.n=50;
    for(i=0;i<50;i++)     //超级块初始化
    {
        super_block.free[i]=i;   //存放进入栈中的空闲块
        super_block.stack[i]=50+i;  //存放下一组的盘块
    }

    for(i=0;i<640;i++)     //i结点信息初始化
    {
        for(j=0;j<100;j++)
        {
            i_node[i].file_address[j]=-1;//文件地址
        }
        i_node[i].file_length=-1;  //文件长度
        i_node[i].file_style=-1;  //文件类型
    }

    for(i=0;i<640;i++)     //根目录区信息初始化
    {
        strcpy(root[i].file_name,"");
        root[i].i_num=-1;
        strcpy(root[i].dir_name,"");
    }
    for(i=0;i<20449;i++)     //存储空间初始化
    {
        memory[i].n=0;      //必须有这个
        memory[i].a=0;
        for(j=0;j<50;j++)
        {
            memory[i].free[j]=-1;
        }
    }
    for(i=0;i<20449;i++)    //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;j<50;j++)
            {
                if(k<20450)
                {
                    memory[i].free[j]=k;//下一组空闲地址
                    memory[i].n++;  //下一组空闲个数   注意在memory[i].n++之前要给其赋初值
                    k++;
                }
                else
                {
                    memory[i].free[j]=-1;
                }
            }
            memory[i].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;j<50;j++)
        {
            memory[i].free[j]=-1;
        }
        memory[i].n=0;
    }
    printf("已经初始化完毕\n");
    printf("进入linux文件系统模拟............\n");
}

void write_file(FILE *fp)    //将信息读入系统文件中
{
    int i;
    fp=fopen("system","wb");
    for(i=0;i<20449;i++)
    {
        fwrite(&memory[i],sizeof(struct block),1,fp);
    }
    fwrite(&super_block,sizeof(struct block_super),1,fp);

    for(i=0;i<640;i++)
    {
        fwrite(&i_node[i],sizeof(struct node),1,fp);
    }
    for(i=0;i<640;i++)
    {
        fwrite(&root[i],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;i<20449;i++)
    {
        fread(&memory[i],sizeof(struct block),1,fp);
    }

    fread(&super_block,sizeof(struct block_super),1,fp);

    for(i=0;i<640;i++)
    {
        fread(&i_node[i],sizeof(struct node),1,fp);
    }

    for(i=0;i<640;i++)
    {
        fread(&root[i],sizeof(struct dir),1,fp);
    }
    fclose(fp);
}

void callback(int length)    //回收磁盘空间
{
    int i,j,k,m,q=0;
    for(i=length-1;i>=0;i--)
    {
        k=physic[i];     //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;j<50;j++)
            {
                memory[k].free[j]=super_block.free[j];
            }
            super_block.n=0;
            memory[k].n=50;
        }
        memory[k].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_block.free[m]=physic[i]; //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;i<length;i++)
    {
        k=50-super_block.n;    //超级块中表示空闲块的指针
        m=super_block.free[k];   //栈中的相应盘块的地址
        p=super_block.free[49];   //栈中的最后一个盘块指向的地址
        if(m==-1||memory[p].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);
            break;
        }
        if(super_block.n==1)
        {
            memory[m].a=1;    //将最后一个盘块分配掉
            physic[i]=m;
            super_block.n=0;
            for(j=0;j<memory[m].n;j++) //从最后一个盘块中取出下一组盘块号写入栈中
            {
                super_block.free[j]=memory[m].free[j];
                super_block.n++;
            }
            continue;     //要跳过这次循环，下面的语句在IF中已经执行过
        }
        physic[i]=m;     //栈中的相应盘块的地址写进 文件地址缓冲区
        memory[m].a=1;
        super_block.n--;
    }
}

void create_file(char filename[],int length) //创建文件
{
    int i,j;
    for(i=0;i<640;i++)
    {
        if(strcmp(filename,root[i].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;i<640;i++)
    {
        if(root[i].i_num==-1)
        {
            root[i].i_num=i;
            strcpy(root[i].file_name,filename);
            strcpy(root[i].dir_name,cur_dir);  //把当前目录名 给新建立的文件
            i_node[i].file_style=style;
            i_node[i].file_length=length;
            allot(length);
            for(j=0;j<length;j++)
            {
                i_node[i].file_address[j]=physic[j];
            }
            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;i<640;i++)
    {

        if(strcmp(filename,root[i].file_name)==0)
        {
            k=root[i].i_num;
            for(j=0;j<i_node[k].file_length;j++)
            {
                physic[j]=i_node[k].file_address[j];
            }
            callback(i_node[k].file_length); //调用 回收函数
            for(j=0;j<100;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_node[k].file_address[j]=-1; //地址恢复初值
            }
            strcpy(root[i].file_name,"");  //文件名恢复初值
            root[i].i_num=-1;     //目录项的I结点信息恢复初值
            strcpy(root[i].dir_name,"");  //目录项的文件目录信息恢复初值
            i_node[k].file_length=-1;   //文件长度恢复
            i_node[k].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;i<640;i++)       //还要加条件判断要删除的目录是不是当前目录
    {
        k=root[i].i_num;      //找到目录名字
        if( strcmp(root[i].file_name,filename)==0 && strcmp(cur_dir,filename)!=0 && (i_node[k].file_style)==0 )
        {

            for(j=0;j<640;j++)
            {
                if(strcmp(filename,root[j].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("\t\t文件名字  文件类型  文件长度  所属目录\n");
    for(i=0;i<640;i++)
    {
        if(strcmp(cur_dir,root[i].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=root[i].i_num;
            printf("\t\t  %s\t",root[i].file_name);  //文件名
            printf("\t%d\t",i_node[k].file_style);  //文件的类型
            printf("%d\t",i_node[k].file_length);  //文件的长度
            printf("%s\n",root[i].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;i<640;i++)
    {
        k=root[i].i_num;       //判断文件类型是不是目录类型
        if((strcmp(filename,root[i].file_name)==0) && (i_node[k].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("\t\t文件名字  文件类型  文件长度  所属目录\n");
    for(i=0;i<640;i++)
    {
        k=root[i].i_num;
        if(strcmp(filename,root[i].file_name)==0 && (i_node[k].file_style==1))
        {
            printf("\t\t  %s\t",root[i].file_name);   //文件名
            printf("\t%d\t",i_node[k].file_style);   //文件的类型
            printf("%d\t",i_node[k].file_length);   //文件的长度
            printf("%s\n",root[i].dir_name);    //文件所在的目录
            printf("\t\t文件占用的物理地址\n");
            for(j=0;j<i_node[k].file_length;j++)   //显示物理地址
            {
                printf("%d  ",i_node[k].file_address[j]); //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;i<640;i++)       //查询和当前目录名相同的目录文件名
    {
        k=root[i].i_num;
        if(strcmp(cur_dir,root[i].file_name)==0 && (i_node[k].file_style==0))
        {
            strcpy(cur_dir,root[i].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;i<20449;i++)
    {
        if(memory[i].a==0)
            k++;
    }
    m=20449-k;
    printf("空闲的盘块数是：\t");
    printf("%d\n",k);
    printf("使用的盘块数是：\t");
    printf("%d\n",m);
}

void help()          //显示帮助信息
{
    printf("注意：创建的文件长度 < 100\n\n"); //说明文件
    printf("0.初始化-------------------------format\n");
    printf("1.查看当前目录文件列表-----------dir\n");
    printf("2.创建文件---------------------create-----(create  + 空格 + 文件名 + 文件长度)  \n");
    printf("3.打开文件-----------------------cat-----(cat + 空格 + 文件名)  \n");
    printf("4.删除文件-----------------------del-----(del + 空格 + 文件名) \n");
    printf("5.创建目录-----------------------md------(md  + 空格 + 目录名)  \n");
    printf("6.删除目录-----------------------deldir--(del + 空格 + 目录名)\n");
    printf("7.进入当前目录下的指定目录-------cd--------(cd + 空格 + 目录名)\n");
    printf("8.返回上一级目录-----------------cd..  \n");
    printf("9.查看系统信息-------------------ls    \n");
    printf("10.显示帮助命令-----------------help  \n");
    printf("11.退出文件模拟------------------exit  \n");
}
void main()          //主函数
{
    char tmp[10],com[10],tmp1[10],k;
    struct command tmp2[10];
    int i, j=0,p,len=0;
    FILE *fp;
    help();
    strcpy(cmd[0].com,"format");    //将各个命令存进命令表
    strcpy(cmd[1].com,"dir");
    strcpy(cmd[2].com,"cat");
    strcpy(cmd[3].com,"ls");
    strcpy(cmd[4].com,"md");

strcpy(cmd[5].com,"create");
    strcpy(cmd[6].com,"del");
    strcpy(cmd[7].com,"deldir");
    strcpy(cmd[8].com,"cd");
    strcpy(cmd[9].com,"cd..");
    strcpy(cmd[10].com,"help");
    strcpy(cmd[11].com,"exit");
    if((fp=fopen("system","rb"))==NULL)   //判断系统文件是否存在
    {
        printf("can not open file\n");
        printf("format the disk  Y / N \n");
        scanf("%c",&k);
        if(k=='y')
            format();
    }
    else
    {
        read_file(fp);       //读取系统文件的内容
    }

    while(1)
    {
        j=0;         //必须重新给恢复0否则出错
        strcpy(tmp,cur_dir);
        while(strcmp(tmp,"root")!=0)
        {
            for(i=0;i<640;i++)
            {
                p=root[i].i_num;
                if(strcmp(tmp,root[i].file_name)==0 && (i_node[p].file_style==0))
                {
                    strcpy(tmp2[j].com,tmp);
                    j++;
                    strcpy(tmp,root[i].dir_name);
                }
            }
        }

        strcpy(tmp2[j].com,tmp);
        for(i=j;i>=0;i--)
        {
            printf("%s/",tmp2[i].com);
        }

        scanf("%s",com);       //输入命令并且查找命令的相关操作
        for(i=0;i<12;i++)
        {
            if(strcmp(com,cmd[i].com)==0)
            {
                p=i;
                break;
            }
        }
        if(i==12)         //如果没有这个语句以后输入的命令都和第一次输入的效果一样
        {
            p=13; //随便的一个值
        }
        switch(p)
        {
        case 0: format();       //初始化
            break;
        case 1: display_curdir();     //查看当前目录下的文件列表
            break;
        case 2: scanf("%s",tmp);     //查看文件
            open_file(tmp);
            break;
        case 3: display_sys();      //查看系统信息
            break;
        case 4:scanf("%s",tmp);      //创建目录
            create_dir(tmp);
            break;
        case 5: scanf("%s",tmp);     //创建文件
            scanf("%d",&len);
            create_file(tmp,len);
            break;
        case 6: scanf("%s",tmp);     //删除文件
            for(i=0;i<640;i++)     //判断文件是不是正规文件
            {
                j=root[i].i_num;
                if(strcmp(tmp,root[i].file_name)==0 && (i_node[j].file_style)==1)
                {
                    del_file(tmp);
                    break;
                }
            }
            if(i==640)
            {
                printf("这个不是正规文件文件\n");
            }
            break;
        case 7:
            scanf("%s",tmp);     //删除目录
            del_dir(tmp);
            break;
        case 8: scanf("%s",tmp1);     //进入当前目录下的指定目录   相当于进入目录  cd  +  目录名
            display_dir(tmp1);
            break;
        case 9: back_dir();       //返回上一级目录
            break;
        case 10:help();
            break;
        case 11:write_file(fp);      //将磁盘利用信息写进系统文件，退出
            return;
        default:printf("没有这个命令\n");
            break;
        }
    }
}