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操作系统文件系统实验报告.doc
操作系统试验
班级：计科0801 姓名：韩伟伟 学号：08407106 日期：2011/6/15
实验六 模拟实现文件系统
操作系统试验
班级：计科 0801 姓名：韩伟伟 学号：08407106 日期：2011/6/15
实验六 模拟实现文件系统
一．实验目的
通过模拟程序实现文件的建立、打开、删除、关闭、复制、读、写、查询等功能，了解
文件系统实现的特点，掌握文件系统的各种功能实现方法。
二．实验属性
设计
三．实验内容
模拟实现文件系统问题是一个经典的关于文件的处理问题，包括：实现文件的建立、
打开、删除、关闭、复制、读、写、查询等功能。设计思想如下：
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。目录组织方式可以不使用
索引结点的方式，但使用索引结点，则难度系数为 1.2。
5． 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：
（1）具有 login (用户登录)
（2）系统初始化（建文件卷、提供登录模块）
（3）文件的创建： create
（4）文件的打开：open
（5）文件的读：read
（6）文件的写：write
（7）文件关闭：close
（8）删除文件：delete
（9）列出文件目录：dir
（10）退出：logout
四．设计思路
1．本系统初始化了十个用户，每个用户初始化五个文件，最多可拥有十个文件，所以
每个用户在此基础上可为自己再创建五个文件，也可以在删除文件后再创建。
2．系统使用 create，open，read，write，close，delete，dir 和 exit 来创建文件，
打开文件，读文件，写文件，关闭文件，删除文件和显示文件。
3．程序采用二级文件目录（即设置主目录[MFD]）和用户文件目录（UED）。另外，为打
开文件设置了运行文件目录（AFD）。
4．为了便于实现，对文件的读写作了简化，在执行读写命令时，只需改读写指针，并
不进行实际的读写操作。
模拟实现文件系统的主要流程图如下：
五．实验报告
1．写出你编写的 C++程序。
#include "stdio.h"
#include
#include
#include
#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))
#define NULL 0
#define UserNumber 10
#define UserFNumber 10
#define UserOFNumber 5
struct fname{
char fnamea[1];
int flag;
} fnameA[26]={'a',0,'b',0,'c',0,'d',0,'e',0,'f',0,'g',0,'h',0,'i',0,'j',0,'k',0,'l',0,
'm',0,'n',0,'o',0,'p',0,'q',0,'r',0,'s',0,'t',0,'u',0,'v',0,'w',0,'x',0,'y',0,'z',0};
struct afd {
char opname[10];/* 打开文件名 */
int flag;
char opfprotect[3];/* 打开保护码 */
int rwpoint;/* 读写指针 */
} AFD[UserOFNumber];/* 用户打开的文件 */
typedef struct {
char fname[10];/* 用户文件名 */
int flag;/* 文件存在标志 */
int
int
} ufd,UF[UserFNumber];/* 用户文件 */
fprotect[3];/* 文件保护码 r\w\t */
flength;
char uname[10];/* 用户名 */
UF Udir;/* 用户文件目录 */
} UFD[UserNumber];/* 用户 */
struct mdf {
void intFSystem(){
int i,j,k,l;
strcpy(UFD[0].uname,"a");
strcpy(UFD[1].uname,"b");
strcpy(UFD[2].uname,"c");
strcpy(UFD[3].uname,"d");
strcpy(UFD[4].uname,"e");
strcpy(UFD[5].uname,"f");
strcpy(UFD[6].uname,"g");
strcpy(UFD[7].uname,"h");
strcpy(UFD[8].uname,"i");
strcpy(UFD[9].uname,"j");
for(i=0;i<10;i++) {
for(k=0;k<5;k++){
do j=rand()%26; while(fnameA[j].flag);
strcpy(UFD[i].Udir[k].fname,fnameA[j].fnamea);
fnameA[j].flag=1;
UFD[i].Udir[k].flength=rand()%2048+1;
UFD[i].Udir[k].flag=1;
UFD[i].Udir[k].fprotect[0]=rand()%2;
UFD[i].Udir[k].fprotect[1]=rand()%2;
UFD[i].Udir[k].fprotect[2]=rand()%2;
}
for(j=0;j<26;j++) fnameA[j].flag=0;
}
for(l=0;l<5;l++){
strcpy(AFD[i].opname,"");
AFD[l].flag=0;
AFD[l].opfprotect[0]=0;
AFD[l].opfprotect[1]=0;
AFD[l].opfprotect[2]=0;
AFD[l].rwpoint=0;
}
}
void Open(int i){ int l,k,n;
char file[10];
for(l=0;l<5;l++) { if(!AFD[l].flag) break; }
printf("请输入你想打开的文件名:");
scanf("%s",file);
for(n=0;n<5;n++)
if(!strcmp(AFD[n].opname,file)&&AFD[n].flag)
{printf("he file had opened!\n",file);return;}
for(k=0;k<10;k++)
if(!strcmp(UFD[i].Udir[k].fname,file)&&UFD[i].Udir[k].flag)
{
strcpy(AFD[l].opname,UFD[i].Udir[k].fname);
AFD[l].opfprotect[0]=UFD[i].Udir[k].fprotect[0];
AFD[l].opfprotect[1]=UFD[i].Udir[k].fprotect[1];
AFD[l].opfprotect[2]=UFD[i].Udir[k].fprotect[2];
AFD[l].flag=1;
printf("文件已打开!\n");
return;}
printf("文件不存在!\n");
return;
}
void Create(int i){ int k;
}
for(k=0;k<10;k++) {if(!UFD[i].Udir[k].flag) break;
if(k>=10) {printf("一个用户不能拥有超过 10 个文件\n\n");return;}
printf("请输入你想创建的文件名:");
scanf("%s",UFD[i].Udir[k].fname);
printf("请输入文件长度:");
scanf("%d",&UFD[i].Udir[k].flength);
printf("只读?(1 yes,0 no):");
scanf("%d",&UFD[i].Udir[k].fprotect[0]);
printf("可写?(1 yes,0 no):");
scanf("%d",&UFD[i].Udir[k].fprotect[1]);
printf("可执行?(1 yes,0 no):");
scanf("%d",&UFD[i].Udir[k].fprotect[2]);
UFD[i].Udir[k].flag=1;
return;}
void Delete(int i){char file[10]; int k;
printf("请输入你想删除的文件名:");
scanf("%s",file);
for(k=0;k<10;k++) {
if(UFD[i].Udir[k].flag&&!strcmp(UFD[i].Udir[k].fname,file))
{
printf("文件已删除！\n");
UFD[i].Udir[k].flag=0;break;}
else if(!UFD[i].Udir[k].flag&&!strcmp(UFD[i].Udir[k].fname,file))
printf("文件不存在！\n");
}
return;}
void Read(){ int l;char file[10];
printf("请输入你想读的文件:");
scanf("%s",file);
for(l=0;l<5;l++) if(!strcmp(AFD[l].opname,file)&&AFD[l].flag)
if(AFD[l].opfprotect[0]){ printf("the file has read.\n");
return;}else
{printf("cannot read!\n"); return;}
if(l>=5) printf("文件尚未打开，请先打开文件\n");
return;}
void Write(){
int l;char file[10];
printf("请输入你想写的文件:");
scanf("%s",file);
for(l=0;l<5;l++) if(!strcmp(AFD[l].opname,file)&&AFD[l].flag)
has
if(AFD[l].opfprotect[1]){
file
printf("
the
written.\n");
return;}else{ printf("cannot write !\n"); return;}
if(l>=5) printf("文件尚未打开，请先打开文件\n");
return;}
void printUFD(int i){int k;
printf("主文件目录:\n",UFD[i].uname);
printf("用户名\t 文件名\t 可读 可写 可执行\t 文件长度\n");
for(k=0;k<10;k++){
if(UFD[i].Udir[k].flag)
printf("%s\t%s\t%d
dir[k].fprotect[0],
%d
%d\t\t%dB\n",UFD[i].uname,UFD[i].Udir[k].fname,UFD[i].U
UFD[i].Udir[k].fprotect[1],UFD[i].Udir[k].fprotect[2],UFD[i].Udir[k].flength);
}
}
void printAFD(int i) { int l,k;
if (!AFD[0].flag&&!AFD[1].flag&&!AFD[2].flag&&!AFD[3].flag&&!AFD[4].flag)
{
}
printf("当前没有运行的文件！\n");
return;
else
{
printf("运行文件目录:\n");
printf("文件名\t 可读 可写 可执行\n");
for(l=0;l<5;l++)
{
for(k=0;k<10;k++)
{
if(!strcmp(UFD[i].Udir[k].fname,AFD[l].opname)&&UFD[i].Udir[k].flag&&AFD[l].flag){ break;
}
else continue;
}
if(!strcmp(UFD[i].Udir[k].fname,AFD[l].opname)&&UFD[i].Udir[k].flag&&AFD[l].flag)
{ printf("%s\t%d
%d\n",AFD[l].opname,AFD[l].opfprotect[0],AFD[l].opfprot
%d
ect[1],AFD[l].opfprotect[2]); }
}
}
}
void Close(){ int l;
char file[10];
printf("请选择文件:");
scanf("%s",file);
for(l=0;l<5;l++)
if(!strcmp(AFD[l].opname,file)&&AFD[l].flag)
close\n");return;}
if(l>=5) printf("文件打开失败!\n");
return;}
void main(){ int i,n=0;
{AFD[l].flag=0;printf("the
file
has
char m[10];
char login[10];
intFSystem();
printf("
printf("1.本系统模拟文件管理 2.系统已初始化 10 个用户，\n 用户名分别是
欢迎使用\n");
a~j,每个用户已分配五个文件\n");
printf("**本系统的命令包括如下:\n");
printf("**创建文件(create)\n");
printf("**删除文件(delete)\n");
printf("**打开文件(open)\n");
printf("**关闭文件(close)\n");
printf("**读取文件(read)\n");
printf("**编写文件(write)\n");
printf("**显示文件目录(printufd)\n");
printf("**显示打开文件目录(dir)\n");
printf("**退出(exit)\n");
lgin: printf("请输入用户名（a~j）:");
scanf("%s",login);
if(!strcmp(login,"exit")) return;
for(i=0;i<10;i++){ if(!strcmp(UFD[i].uname,login)) break;}
if(i>=10){ printf("该用户名不存在!"); goto lgin; }
printUFD(i);
for(;n!=1;){
printf("请输入命令:");
scanf("%s",&m);
if(strcmp(m,"create")==0) Create(i);
else if(strcmp(m,"delete")==0) Delete(i);
else if(strcmp(m,"open")==0) Open(i);
else if(strcmp(m,"close")==0) Close();
else if(strcmp(m,"read")==0) Read();
else if(strcmp(m,"write")==0) Write();
else if(strcmp(m,"printufd")==0) printUFD(i);
else if(strcmp(m,"dir")==0) printAFD(i);
else if(strcmp(m,"exit")==0) n=1;
else printf("出错\n");
}
printf("Saving....\n");
printUFD(i);
getch();
return;
}
用户登录时的界面如下：
用户对此模拟系统进行各项操作的界面如下：
2．描述文件系统的实现原理
本系统是模拟实现多用户多目录的文件系统（10 个用户）,在系统出现登录
后 ,输入用户名,在用户登录系统后,可建立文件卷,将用户输入的文件保存在指
定的文件中。系统的命令与其命令的具体实现，此模拟系统共提供了 9 条基本命
令,并根据命令的含义与要求,用 C++编程来完成所有具体操作。该系统可以模拟
完成用户的登陆和验证,列出文件和目录,新建目录,改变目录,创立和编写文件,
删除文件和退出系统等功能。
3. 总结体会
通过本次试验使我对文件系统的理解更深了一个层次，全面了解了计算机是
如何管理文件的。另一方面，通过对文件系统的设计也使我对 C++的编程能力有
了提高。
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