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1、.文件系统 实验报告一、 实验目的了解操作系统中文件系统的原理以及实现方法。二、 实验方法通过FAT12文件系统的解读，了解文件系统的原理和实现。三、 实验任务通过对FAT12文件系统的了解，编写程序，读取并列出一个虚拟软盘中文件信息（文件名、属性、修改时间等），以及读取其中的文件内容四、 实验要点FAT12文件系统的了解，Linux系统下文件读写相关系统调用。五、 实验过程1. FAT12 文件系统分析簇是操作系统分配文件空间的基本单位，簇由若干个扇区组成。在FAT12文件系统中，簇号的有效位是12位，所以这种文件系统就被称为FAT12。FAT12文件系统中大致可以分成五个区，这五个区为：起
2、始扇区占用扇区起始地址结束地址分区010x000000000x000001FF引导区190x000002000x000013FFFAT区1090x000014000x000025FFFAT备份区19120x000026000x00003DFF根目录区31-0x00003E00-文件数据区其中，引导区中储存着一些基本的信息。例如，0x0000000B和0x0000000C两个字节保存着每个扇区的大小，0x0000000D保存着每个簇占用多少个扇区。FAT区中储存着簇号。在0x00000200开始的三个字节，分别储存设备类型标记(0xF0为软盘)；第二个第三个字节均为0xFF，是FAT标识符。在F
3、AT12文件系统中，每个簇占用12位，即1.5个字节。簇号与地址的对应关系如下表：地址偏移000001002003004005簇序号000001002003一个簇号跨越两个字节，每次读取簇号时读取两个字节，然后对读出的两个字节进行位运算处理，得到下一簇的簇序号。注意，这里同样需要对高低位进行处理，即使用位计算的方式提取相应的簇号信息。根据上述的原理，可以得出一个函数，以一个簇号为参数，返回值为文件下一个簇号。代码如下：int getNextClutserId(FILE *fp, short clusterId)unsigned short tmp, low = 0, high = 0;int
4、address = (clusterId * 3 / 2) + 0x0000200;fseek(fp, address, SEEK_SET);fread(void *)(&tmp), 1, sizeof(unsigned short), fp);low = (tmp & 0xFFF0) 4);high = tmp & 0x0FFF;return (clusterId % 2 = 0 ? high : low);其中，fp 是用于读取文件系统的文件流，clusterID是当前簇号，返回值是下一个簇号。函数体的第二句代码，计算出当前簇号对应的地址，用于文件指针的定位。第三句代码是根据第二句计算得到
5、的地址对文件指针进行定位，定位到当前簇号所对应的信息处。第四句代码是从文件指针的位置为起始位置读入两个字节的内容（fread会自动对高低字节位进行处理）。并把这两个字节的信息储存到tmp变量之中。例如，读取002簇号的下一个簇号，根据公式，计算得到的address是0x00000203，读取到0x00000203和0x00000204两个字节的内容。我们需要的是0x00000203整个字节的内容和0x00000204的高四位，所以需要跟0xFFF0进行位与运算，并向右移四位，得到下一个簇号。同样地，读取003簇号的下一个簇号，根据公式，计算得到的address是0x00000204，读取到0x
6、00000204和0x00000205两个字节的内容，我们需要的是0x00000205整个字节的内容和0x00000204第四位的内容，所以需要跟0x0FFF进行位与运算，得到下一个簇号。所以代码中需要对簇号的奇偶性进行判断，跟根据奇偶性的不同返回不同的值。在根目录中，保存着根目录下面的文件或文件夹的信息。每个文件或者文件夹的信息使用32个字节保存。这些内容的含义如下表：地址0123456789ABCDEF内容文件名扩展名属性保留位地址0123456789ABCDEF内容保留位时间日期首簇号文件大小这里可以看出点问题，FAT中采用4个字节保存文件的大小，也就是说，文件的大小不能超过232字节，
7、也就是4G；文件名和扩展名采用了固定长度，分别为8和3，太长的文件名在FAT中是不允许的。其中，文件名的第一个字节还有其他的意义，例如，当文件名的第一个字节为0x00时，表示这一项没有文件；为0xE5时，则表示这个文件已经被删除，在编码时应该忽略这个文件。文件的属性采用一个字节，也就是8个位来表示文件的6种属性，最高两位是保留位，没有实际意义。这个字节的定义为：位76543210属性保留保留归档目录卷标系统隐藏只读在列出文件列表时，对各个位进行位与运算以后，对结果进行判断，从而得出相应的属性值，根据上表，可以得出一个函数，参数是表示文件属性的那个字节，返回值是一个以字符方式显示文件属性的一个字
8、符串char *formatAttribute(char attribute)char *result = (char *)malloc(sizeof(char)* 7);result0 = (attribute & 0x01) = 0x01) ? r : -;result1 = (attribute & 0x02) = 0x02) ? h : -;result2 = (attribute & 0x04) = 0x04) ? s : -;result3 = (attribute & 0x08) = 0x08) ? l : -;result4 = (attribute & 0x10) = 0x1
9、0) ? d : -;result5 = (attribute & 0x20) = 0x20) ? f : -;result6 = 0;return result;因为文件属性有6种，需要6个字符分别存放六种属性，第7位则用于储存字符串的结束标记0，确保输出的时候不会产生乱码。这个函数代码是通过位与运算对文件的各个属性进行判断，并在相应的字符位用字符或者-填充，最后把字符串返回。时间和日期都采用的是压缩储存，储存时间两个字节的各位含义如下：位1514131211109876543210时（0-23）分（0-59）两秒（0-29）储存日期两个字节的各位含义如下：位1514131211109876
10、543210距离1980年的年数（0-119）月（1-12）日（1-31）注：日期和时间都需要对高低字节进行交换然后再读取。实验中使用fread方法会自动进行交换。根据上面的原理，可以得出这样的一个函数，这个函数以表示日期和时间的两个原始值作为参数输入，返回的是一个格式形如”xxxx-xx-xx xx:xx:xx”的字符串，这个函数的代码如下：char *formatDatetime(short date, short time)int year, month, day, hour, minute, second;char *result = (char *)malloc(sizeof(cha
11、r)* 20);year = 1980 + (date & 0xE000) 9);month = (date & 0x01E0) 5);day = (date & 0x001F);hour = (time & 0xF800) 11);minute = (time & 0x07E0) 5);second = (time & 0x001F) size是file_content中表示文件大小的一个整型变量，用于计算文件夹中最大文件数量，newInfo是一个file_info结构体的指针，用于储存读取到的文件信息原始值。先把一个文件信息的原始信息从文件内容中提取出来，为此，可以实现内存复制的函数，代码如下：int copyTo(void *desc, void *src, int size)int counter = 0, i;for (i = 0; i size; i+, counter+)*(char *)(cha
