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1、专 业：计算机科学与技术学 号：*姓 名：*提交日期：2013-3-8操作系统课程设计报告操作系统课程设计报告1【设计目的】（1）本实验的目的是通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能和内部实现。（2）结合数据结构、程序设计、计算机原理等课程的知识，设计一个二级文件系统，进一步理解操作系统。（3）通过分对实际问题的分析、设计、编程实现，提高学生实际应用、编程的能力【设计内容】二级文件系统设计【实验环境】C+/VC+【相关知识综述】1.背景知识（1）外存管理文件系统是一个含有大量的文件及其属性，对文件进行操作、管理的软件，以及向用户提供使用文件的接口的一个集合。在逻辑上它的层
2、次结构是这样的：文件系统接口逻辑文件系统基本 I/O 管理程序（文件组织模块）基本文件系统（物理 I/O 层）对对象的操作和管理的软件集合I/O 控制层（设备驱动程序）对象及其属性说明作为产品的操作系统有各自的文件系统。比如 MS 的 WINDOWS 系列使用的是FAT16、FAT32 或 NTFS 的文件系统、 LINUX 使用的是 EXT2、EXT3 文件系统等等。（2）linux 的 EXT2 文件系统linux 使用一个叫虚拟文件系统的技术从而可以支持多达几十种的不同文件系统，而EXT2 是 linux 自己的文件系统。它有几个重要的数据结构，一个是超级块，用来描述目录和文件在磁盘上的
3、物理位置、文件大小和结构等信息。inode 也是一个重要的数据结构。文件系统中的每个目录和文件均由一个 inode 描述。它包含：文件模式（类型和存取权限） 、数据块位置等信息。一个文件系统除了重要的数据结构之外，还必须为用户提供有效的接口操作。比如EXT2 提供的 OPEN/CLOSE 接口操作。（3）用内存来模拟外存真正的文件系统对外存进行管理，涉及到许多硬件、设备管理方面的底层技术，一方面这些技术不属于操作系统核心内容，一方面过多的内容不免造成实验者顾此失彼，所以这里推荐一种使用内存来模拟外存的方式，可以跳过这些硬件技术而直接把精力放在数据结构设计和操作算法设计上面。假定 pInode
4、是一个指向 inode 结构的指针，而且它已经放入的需要放入的数值了，现在需要将其写入到特定位置。可用如下代码：fd=fopen(“filesystem”,”w+b”)； /fd 是 FILE 指针类型，w 便是写方式，b 表示二进制fseek(fd, specific_area,SEEK_SET)；/ fd 是文件指针；specific_area 为整形，操作系统课程设计报告2/ 为需要入 pInode 的位置fwrite(pInode, sizeof(inode), 1,fd)； / 写入 pInode 信息2、原理算法本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号
5、下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。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。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。【设计思路】1、数据结构#define MAXNAME 25 /*mfdname,ufdname,filename 的最大长度*/#define MAXCHILD 50 /*最大的子文件个数*/#define MAX (MAXCHILD*MAXCHILD) /*物理地址计
6、数 fpaddrno 的最大长度*/typedef struct /*结构体 OSFILE(文件)*/int fpaddr; /*文件的物理地址号 0,1,2.*/int flength; /*文件的长度*/int fmode; /*文件模式:0-Read Only;1-Write Only;2-Read and Write;3-protrcted;*/char fnameMAXNAME; /*文件名*/ OSFILE;typedef struct /*结构体 OSUFD(用户目录)*/char ufdnameMAXNAME; /*ufd 的名字*/OSFILE ufdfileMAXCHILD
7、; /*ufd 自己的文件*/OSUFD;typedef struct /*结构体 OSUFDLOGIN(用户注册)*/char ufdnameMAXNAME; /*ufd 的名字*/char ufdpword8; /*ufd 的密码*/ OSUFD_LOGIN;typedef struct /*文件打开模式 */int ifopen; /*打开情况:0-close,1-open*/int openmode; /*读写模式 0-read only,1-write only,2-read and write*/OSUFD_OPENMODE;OSUFD *ufdMAXCHILD; /*ufd 及
8、ufd 自己的文件（指针型）*/操作系统课程设计报告3OSUFD_LOGIN ufd_lp; /*建立了一个 OSUFD_LOGIN 型的 ufd_lp*/int ucount=0; /*mfd 的 ufd 的个数 */int fcountMAXCHILD; /*ufd 自己的文件个数*/int loginsuc=0; /*是否成功登陆， 1 成功*/char usernameMAXNAME; /*记录注册的用户名*/char dirnameMAXNAME;/*记录文件当前的目录*/int fpaddrnoMAX; /*记录文件的物理地址 num*/OSUFD_OPENMODE ifopenM
9、AXCHILDMAXCHILD; /*创建一个 OSUFD_OPENMODE型的数组用于记录每个文件的打开情况和读写模式*/FILE *fp_mfd,*fp_ufd,*fp_file_p,*fp_file; /*定义 FILE * 型的文件指针,用于读文件*/2、主要的函数说明void LoginF() /*用户注册登录*/void DirF() /*显示文件系统的所有文件*/void CdF() /*改变路径*/void CreateF() /*创建文件*/void DeleteF() /*删除文件*/void ModifyFM() /*改变文件模式 */void OpenF() /*打开文
10、件*/void CloseF() /*关闭文件*/void ReadF() /*读文件*/void WriteF() /*写文件*/void QuitF() /*退出文件系统*/void clrscr() /*清屏*/void help(void) /*帮助*/其他重要辅助函数：char *rtrim(char *str) /*移除最右边的空格 */char *ltrim(char *str) /*移除最左边的空格 */void SetPANo(int RorW) /*设置物理地址号(表示该地址号是否被用了 0-未用,1- 已用),RorW 是 0-read,1-write*/void Inp
11、utPW(char *password) /*输入密码并使用* 代替*/int ExistD(char *dirname) /*目录是否存在,存在返回第 i 个,不存在返回 0*/int ExistF(char *filename) /*文件是否存在,返回返回第 i 个 ,不存在返回 0*/int FindPANo() /*找出要分配的物理地址号*/int WriteF1() /*创建文件中的写文件*/3、程序流程设计：对于自己实现的 4 个功能：（1）open():操作系统课程设计报告4进入 open()当前用户名和当前目录相同？NY请转到当前用户名目录下当前文件存在？（文件号0）输入要打开
12、的文件名，并查找对应的文件号Y该文件不存在 N确定当前用户的用户号该文件已经打开？N Y该文件已经打开，不用再打开Y该文件可以被打开？（不是 protect 型的）Y该文件是 protect的，不能打开打开文件N Y返回主函数操作系统课程设计报告5（2）close():进入 close()当前用户名和当前目录相同？NY请转到当前用户名目录下当前文件存在？（文件号0）输入要关闭的文件名，并查找对应的文件号Y该文件不存在 N确定当前用户的用户号该文件是关闭的？N Y该文件未打开，不用关闭YY关闭文件返回主函数操作系统课程设计报告6（3）write():进入 write()当前用户名和当前目录相同？
13、NY请转到当前用户名目录下有打开的文件？输入要写入的文件名，并查找对应的文件号无已经打开的文件提示必须先打开，并显示出已经打开的文件列表NY当前文件存在？（文件号0）该文件不存在 NY该文件已经打开？该文件未打开，不能写NY该文件可以被写入？（是可写或读写模式）该文件是制度模式或保护模式N Y操作系统课程设计报告7确定文件路径写入内容到文件中记录文件长度返回主函数操作系统课程设计报告8（4）delete进入 delete()当前用户名和当前目录相同？NY请转到当前用户名目录下当前文件存在？（文件号 0）输入要删除的文件名，并查找对应的文件号Y该文件不存在 N确定当前用户的用户号该文件可以被删除
14、？（不是 protect 型的）该文件是 protect的，不能打开N YY该文件已经打开？该文件已经打开，不能删除YN Y删除文件确定文件路径操作系统课程设计报告9删除的后面的文件向前移该用户的文件总数-1返回主函数把删除后的地址号置为未用【源程序清单】Open，close，write、 ，delete 函数代码如下：void OpenF() /*打开文件*/ char fnameMAXNAME;int i,k;if (strcmp(strupr(dirname),strupr(username)!=0) /*用户名和当前目录不同*/printf(nError! You can only o
15、pen file in yourself dir.n);else /*用户名和当前目录相同了*/printf(nPlease input FileName:);gets(fname);ltrim(rtrim(fname); /*去除空格*/i=ExistF(fname); /*文件是否存在并返回第几个文件号*/if (i=0) /*文件存在 */ k=ExistD(username); /*根据用户名确定用户号*/if(ifopenki.ifopen=1) /*该文件已经打开*/printf(nError. file %s had been opened, it can not be opened again.n,fname);else /*该文件还未打开*/操作系统课程设计报告10if(ufdk-ufdfilei.fmode=0)|(ufdk-ufdfilei.fmode=1)|(ufdk-ufdfilei.fmode=2) /*该文件的属性是可以被打开的 */ifopenki.ifopen=1; /*打开,将 ifopen 设为 1*/ifopenki.openmod
