文件系统存储空间管理模拟实验报告要点

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1、课程名称 计算机操作系统 实验名称 文件系统存储空间管理模拟 姓 名 学 号 专业班级 实验日期 成 绩 指导老师 1、 实验目的 根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录。2、 实验原理 用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并将其状态由0变到1。当释放某一物理块时，已知其在磁盘中的

2、物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为0。3、 主要仪器设备 PC机（含有VC）4、 实验内容与步骤实验内容：1. 模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、 索引分配方法；2. 文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图方法；步骤如下：1. 输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；（1）磁盘基本信息：磁盘柱面数m, 每柱面磁道数p, 每磁道物理块数q；（2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为：Size= ceil（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/（sizeof(int)*8） （3）申请大小为size的整

3、数数组map，并对其进行随机初始化。 例如：假设m=2, p=4, q=8, 共有64个磁盘块， 若sizeof(int)=2, 则位示图大小为4，map4如下： 1514131211109876543210map00011010011001010map11010110000110000map2011001110011001map31000100001100110位示图中每一位对应的相对磁盘块号如下图，磁盘块号由小到大对应于数组的低地址到高地址位上。即map0的第0位到第15位分别对应0号磁盘块到15号磁盘块的状态，map1的第0位到第15位对应16号磁盘块到31号磁盘块的状态，以此类推。15

4、14131211109876543210map01514131211109876543210map131302928272625242322212019181716map247464544434241403938373635343332map363626160595857565554535251504948如上表所示， 29号磁盘的状态存在map1中，对应于第13位；2. 输出初始位示图信息；3. 输入文件分配或释放请求， （1）格式：“+ 文件名 申请块数” 或 “ - 文件名 ” “+”表示申请文件分配，“-”表示删除文件 如： + F1 54. 根据请求完成相应操作。 （1）若为分配申请

5、x个盘块，则在位示图中找到x个为0的位，将其修改为“1”，计算相应具体物理设备的柱面号C、磁道号H和物理块号R，并将CHR地址或相对磁盘块号记录在文件目录中。输出位示图修改位置、分配的磁盘块CHR地址、修改后的目录和位示图信息。否则，空间不够，退出执行下一条请求； l 计算公式如下：a. 已知位示图中的下标i , j, 计算相对块号 Block= i*sizeof( int )*8+j b. 已知相对块号计算柱面、磁道、物理块号如下： 柱面号 C= 相对块号/(每柱面磁道数*每磁道物理块数) 磁道号 H= 相对块号%（每柱面磁道数*每磁道物理块数）/ 每磁道物理块数 物理块号 R= 相对块号%

6、每磁道物理块数l 文件目录如下（以索引表分配为例）：文件名首个物理块CHR地址块个数索引表beta(0，0，0)2(0,0,0)(0,0,1)Alpha(2,3,0)3(2,3,0)Toyota43（4 9 12）（Sony文件名首个物理块地址(相对)块个数索引表beta02(0,2,3)Alpha33(3,6,7)Toyota83(8, 9,12)(2）若为删除申请，则从目录中找到要删除的文件所在的目录项，读取索引表，依次读取文件相应的盘块CHR地址, 计算该盘块的相对磁盘块号，再计算其相应信息在位示图中的位置( i,j)，将位示图中的相应位有“1”改为“0”， 并从目录中删除该目录项。输出

7、删除的磁盘块CHR地址、相应位示图修改位置、修改过的位示图和目录。计算过程如下：相对磁盘块号 = 柱面号*每柱面磁道数*每磁道物理块数+ 磁道号*每磁道物理块数+ 物理块号i = 相对磁盘块号/ (sizeof(int)*8)j = 相对磁盘块号% (sizeof(int)*8)5、 实验流程图图一 文件空闲区分配算法图二 文件空闲区回收算法6、 实验代码#include stdio.h #include #include #include int physic100; /文件地址缓冲区int style=1; /文件的类型char cur_dir10=root; /当前目录 struct c

8、ommandchar com10;cmd13;struct block int n; /空闲的盘快的个数 int free50; /存放空闲盘快的地址 int a; /模拟盘快是否被占用memory20449;struct block_superint n; /空闲的盘快的个数 int free50; /存放进入栈中的空闲块 int stack50; /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_address100; /i结点 文

9、件的物理地址 i_node640;struct dir /目录项信息char file_name10; /文件名 int i_num; /文件的结点号 char dir_name10; /文件所在的目录 root640;void format() /格式化int i,j,k; super_block.n=50; for(i=0;i50;i+) /超级块初始化 super_block.freei=i; /存放进入栈中的空闲块 super_block.stacki=50+i; /存放下一组的盘块 for(i=0;i640;i+) /i结点信息初始化 for(j=0;j100;j+) i_nodei

10、.file_addressj=-1;/文件地址 i_nodei.file_length=-1; /文件长度 i_nodei.file_style=-1; /文件类型 for(i=0;i640;i+) /根目录区信息初始化 strcpy(rooti.file_name,); rooti.i_num=-1; strcpy(rooti.dir_name,); for(i=0;i20449;i+) /存储空间初始化 memoryi.n=0; /必须有这个 memoryi.a=0; for(j=0;j50;j+) memoryi.freej=-1; for(i=0;i20449;i+) /将空闲块的信息

11、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;j50;j+) if(k20450) memoryi.freej=k;/下一组空闲地址 memoryi.n+; /下一组空闲个数 注意在memoryi.n+之前要给其赋初值 k+; else memoryi.freej=-1; memoryi.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;j50;j+) memoryi.freej=-1; memoryi.n=0; printf(已经初始化完毕n); pr

12、intf(进入UNIX文件模拟.nn); void write_file(FILE *fp) /将信息读入系统文件中int i; fp=fopen(system,wb); for(i=0;i20449;i+) fwrite(&memoryi,sizeof(struct block),1,fp); fwrite(&super_block,sizeof(struct block_super),1,fp); for(i=0;i640;i+) write(&i_nodei,sizeof(struct node),1,fp); for(i=0;i640;i+) fwrite(&rooti,sizeof(struct dir),1,fp);