操作系统课程设计-二级文件系统.docx

1、实验内容 为linux系统设计一个简单的二级文件系统。实现了一下命令：login 用户登陆 dir 列文件目录 create 创建文件delete 删除文open 打开文件close 关闭文件read 读文件write 写文件。同时实现了文件保护功能，文件种类分三种：保护、只读、读写。保护文件不能读写、打开，只读只能读，不能写，不能删除。读写可以读取、写入、删除。2、设计思路：首先创建一个512k的文件，文件的前2k用来存放整个磁盘文件的组织情况，接下来的1k用来存放用户信息，第4k到第53k用来存放用户的文件信息，其余的459k用来给用户创建文件使用。如图：2k:存放磁盘信息。前48个字节为：000000002047002048003071003072054271054272524287，用来表示磁盘分配，每6个一组，单位是byte。剩下的用来存放459k的使用情况，格式为块数3位+使用情况（0/1），共459*4个，如第0块格式为：0000。在48+459*4之后的空间中的150字节，表示用户块的使用情况，格式为块数2位+使用情况(0/1)，如第一块为010或011。1k:存放用户信息，共50个。用户信息组织如下：用户名（6）+密码（12）+分配的文件信息块（2），共20位。50k:存放文件信息：文件组织情况如下：文件名（9）+长度（4）+模式（1）+占用地址（2*3：文件最多占两块，每块地址为3位）共20位，如果该块已经被分配，那么该块最后一位置1。459k：1k为一个文件块，共459k。3、具体实现：在程序开始运行时，先读取文件的前48个字节的信息，获取个个分区的起止位置，然后根据获得的位置信息读取存放用户信息的那1k，并按着格式把用户信息组成对象，放入存储的用户信息的set实例userset中。同时读取记录给用户存放文件信息的块的150个字节,读取这个是为新用户注册分配空间做准备。然后进入用户登录程序，当用户登录成功后，获得给该用户分配的存放文件信息块的索引，将块中的相应的信息存入filesarr数组中，并组成文件对象，放入到fileinitset中。login：用户登录，用户登录时，首先检查在userset中有没有该用户名，如果有就比对密码，如果比对成功，就登录成功。如果比对失败，就提示密码错误。如果用户名不存在，就进入创建用户的程序，比对两次输入密码是否相同，如果两次密码相同，为用户分配空间，创建用户，把用户信息加入用户对应的集合中。 create：文件创建，创建文件时首先输入文件名，文件名输入完之后程序和已有文件比对，如果存在，提示，然后退出文件创建程序。如果不存在，则输入其他的信息，所有信息输入完之后创建文件。首先比对文件长度，如果文件长度小于1024，获取1个文件空间，并把空间的标志位置1，前三位用000补成6位，然后创建文件对象，加入到文件集合中，并把文件信息直接写入到文件对应的位置中，如果大于1024，则获取两个空间，前一个空间地址和后一个空间地址组成6位，其余的和小于1024的相同。 delete：删除文件，删除文件时先要检查该文件是不是被打开，如果为打开状态，则提示要先关闭文件。否则把符合条件的文件在文件集合中删除，并在对应的用户的文件记录数组中中清除该文件的信息，最后在对应的位置写入1024或2048个空格。dir：文件列表，这个功能就是把文件集合中的所有的元素遍历并打印一遍。open/close：打开、关闭文件，打开文件就是把符合条件的文件(只读、读写类型的文件)的相应信息存到一个集合中，即程序中的statusset集合，关闭文件就是把对应的文件在statusset集合中移除。read/write：读、写文件，当输入要读的文件名时，先要和已经打开的文件进行比对，如果存在就通过文件内容的物理地址读取相关文件的内容，如果不存在提示要先打开。写文件的逻辑和读文件基本相同，但是多了一个检查文件类型的步骤，即只用为读写类型的文件才可以写。写的时候会覆盖原文件内容。同时还要判读原文件内容和新内容，如果原文件长度小于1024，新文件内容大于1024，那么就得分配新的空间，修改文件地址。反之则要释放空间。show：显示已经打开的文件，执行这个命令时系统会把statusset集合中所有的对象遍历并打印一遍。help：帮助，打印系统能够执行的命令及其功能。save:保存文件，执行命令时系统会把userset和fileinitset等信息转换为字符数组，写回到文件中。exit：退出系统，退出系统时调用save方法，执行完之后退出。4、源码：/osfile.javapublic class osfile private string fpaddr; /* 文件物理地址 */private string flength; /* 文件长度 */private int fmode; /* 文件模式:1-保护;2-只读;3-读写 */private string fname; /* 文件名 */public osfile() this.fmode = 2;public string getfpaddr() return fpaddr;public void setfpaddr(string fpaddr) this.fpaddr = fpaddr;public string getflength() return flength;public void setflength(string flength) this.flength = flength;public int getfmode() return fmode;public void setfmode(int fmode) this.fmode = fmode;public string getfname() return fname;public void setfname(string fname) this.fname = fname;overridepublic string tostring() return fname + flength + fmode + fpaddr;overridepublic boolean equals(object obj) boolean flag = false;osfile osfile = (osfile) obj;if (osfile.getfname().equals(this.getfname() flag = true;return flag;/user.javaimport java.io.serializable;public class user implements serializable /* * */private static final long serialversionuid = 1l;private string name; /* 用户名 */private string password; /* 密码 */private string userblock;private string confirmpassword; /* 确认密码 */public string getconfirmpassword() return confirmpassword;public void setconfirmpassword(string confirmpassword) this.confirmpassword = confirmpassword;public user(string name, string password) super(); = name;this.password = password;public string getuserblock() return userblock;public void setuserblock(string userblock) this.userblock = userblock;public user() super();public string getname() return name;public void setname(string name) = name;public string getpassword() return password;public void setpassword(string password) this.password = password;overridepublic string tostring() return user name= + name + , password= + password + , userblock=+ userblock + ;overridepublic boolean equals(object obj) user user = (user) obj;if (user.getname().equals(this.getname()& user.getpassword().equals(this.getpassword() return true; else return false;/osfile_status.javapublic class osfile_status private osfile file; /* 文件 */private int status; /* 状态 */public osfile_status(osfile file, int status) super();this.file = file;this.status = status;public osfile_status() super();public osfile getfile() return file;public void setfile(osfile file) this.file = file;public int getstatus() return status;public void setstatus(int status) this.status = status;overridepublic boolean equals(object obj) boolean flag = false;osfile_status file_status = (osfile_status) obj;if (file_status.getfile().getfname().equals(this.getfile().getfname() flag = true;return flag;overridepublic string tostring() return osfile_status file= + file + , status= + status + ;/filesystem.javaimport java.io.bufferedreader;import java.io.console;import java.io.file;import java.io.filenotfoundexception;import java.io.fileoutputstream;import java.io.ioexception;import java.io.inputstreamreader;import java.io.randomaccessfile;import java.util.hashset;import java.util.iterator;import java.util.set;public class filesystem private randomaccessfile raf = null;private static int diskstart = 0;private static int diskend = 0;private static int contentstart = 0;private static int contentend = 0;private static int spacestart = 0;private static int spaceend = 0;private static int userstart = 0;private static int userend = 0;private static final string str = 000000002047002048003071003072054271054272524287; / 磁盘初始信息private static byte disktotalarr = new byte1024 * 512; / 存放磁盘全部信息private static byte diskinitarr = new byte48; / 存放磁盘初始信息private static byte usersinfoarr = new byte1024; / 存放用户信息private static byte filecontentindexarr = new byte150; / 存放用户块对应的信息private static byte filecontentarr = new byte1024; / 用户块 存放文件索引信息/ 一个用户一块private static byte spaceindexarr = new byte459 * 4; / 在开头的2k中，存放磁盘的信息。private static byte spacearr = new byte1024; / 存放文件内容private console console = null;private static set statusset = null; /* 存放打开的文件 */private static set userset = null; /* 存放用户信息 */private static set fileinitset = null; /* 存放文件信息 */private final static string diskfile = d:disk; /* 模拟磁盘文件 */private static filesystem fs = new filesystem();public static filesystem getinstance() return fs;private filesystem() private string formatfreespace(integer i, string result) stringbuilder strbuilder = new stringbuilder(i.tostring();if (strbuilder.length() 3) for (int j = 0; j 3 - strbuilder.length() + 1; j+) strbuilder.insert(0, 0);if (result = null) result = new string(strbuilder); else result = result + new string(strbuilder);stringbuilder builder = new stringbuilder(result);builder.append(0);result = new string(builder); else if (strbuilder.length() = 3) strbuilder.append(0);result = result + new string(strbuilder);return result;private string formatcontent(integer i, string result) stringbuilder strbuilder = new stringbuilder(i.tostring();if (strbuilder.length() 2) for (int j = 0; j 2 - strbuilder.length() + 1; j+) strbuilder.insert(0, 0);if (result = null) result = new string(strbuilder); else result = result + new string(strbuilder);stringbuilder builder = new stringbuilder(result);builder.append(0);result = new string(builder); else if (strbuilder.length() = 2) strbuilder.append(0);result = result + new string(strbuilder);return result;/* 初始化磁盘 */private void initdisk() for (int j = 0; j 1024 * 512; j+) disktotalarrj = ;string resultfreespace = null;string resultcontent = null;for (integer i = 0; i 459; i+) resultfreespace = formatfreespace(i, resultfreespace);for (integer i = 0; i 50; i+) resultcontent = formatcontent(i, resultcontent);try fileoutputstream out = new fileoutputstream(d:/disk);byte b = (str + resultfreespace + resultcontent).getbytes();for (int i = 0; i b.length; i+) disktotalarri = bi;out.write(disktotalarr);out.close(); catch (filenotfoundexception e) e.printstacktrace(); catch (ioexception e) e.printstacktrace();private string getusersstr(set userset) string str = null;iterator i = userset.iterator();while (i.hasnext() user temp = new user();temp = i.next();if (str = null) str = temp.getname() + temp.getpassword() + temp.getuserblock(); else str = str + temp.getname() + temp.getpassword()+ temp.getuserblock();return str;private string getosfilesstr(set filesset) string str = null;iterator i = filesset.iterator();while (i.hasnext() osfile temp = new osfile();temp = i.next();if (str = null) str = temp.getfname() + temp.getflength() + temp.getfmode()+ temp.getfpaddr(); else str = str + temp.getfname() + temp.getflength()+ temp.getfmode() + temp.getfpaddr();return str;private void save(user user) string userstr = this.getusersstr(userset);string filestr = this.getosfilesstr(fileinitset);if (filestr = null) filestr = new string();for (int i = 0; i 1024; i+) filecontentarri = ;byte b1 = filestr.getbytes();for (int i = 0; i b1.length; i+) filecontentarri = b1i;byte b = userstr.getbytes();for (int i = 0; i b.length; i+) usersinfoarri = bi;try raf.seek(48);raf.write(spaceindexarr, 0, spaceindexarr.length);raf.write(filecontentindexarr, 0, filecontentindexarr.length);raf.seek(2048);raf.write(usersinfoarr, 0, 1024);raf.seek(3072 + long.parselong(user.getuserblock().trim() * 1024);raf.write(filecontentarr, 0, filecontentarr.length);system.out.println(信息已保存.); catch (ioexception e) e.printstacktrace();system.out.print(this.getpath(user);public void run() this.initbeforelogin();this.login();private string getfreeuserblock() string str = new string();stringbuilder sb = null;int index;for (index = 2; index 48; index = index + 3) if (filecontentindexarrindex = 48) sb = new stringbuilder(char) filecontentindexarrindex - 2);sb.append(char) filecontentindexarrindex - 1);filecontentindexarrindex = 49;break;while (sb.length() 2) sb.insert(0, 0);str = new string(sb);return str;/* 在登录之前初始化一部分信息，为登录做准备 */private void initbeforelogin() stringbuilder sb = new stringbuilder();string diskstr = null;string userstr = null;stringbuilder sb1 = new stringbuilder();string result = new string50;file file = new file(diskfile);if (file.exists() try raf = new randomaccessfile(d:disk, rw);raf.readfully(diskinitarr, 0, 48);raf.seek(1884);raf.readfully(filecontentindexarr, 0, 150);raf.seek(2048);raf.readfully(usersinfoarr, 0, 1024); catch (filenotfoundexception e) e.printstacktrace(); catch (ioexception e) e.printstacktrace();for (int i = 0; i 1024; i+) sb.append(char) (usersinfoarri);userstr = new string(sb);for (int i = 0; i 48; i+) sb1.append(char) diskinitarri);diskstr = new string(sb1);string s = diskstr.substring(0, 6);diskstart = integer.parseint(s);diskend = integer.parseint(diskstr.substring(6, 12);userstart = integer.parseint(diskstr.substring(12, 18);userend = integer.parseint(diskstr.substring(18, 24);contentstart = integer.parseint(diskstr.substring(24, 30);contentend = integer.parseint(diskstr.substring(30, 36);spacestart = integer.parseint(diskstr.substring(36, 42);spaceend = integer.parseint(diskstr.substring(42, 48);userset = new hashset();for (int j = 0; j 50; j+) resultj = userstr.substring(j * 20, j * 20 + 20);for (int k = 0; k 50; k+) string str1 = resultk;if (str1.substring(0, 1).equals( ) return; else user temp = new user();temp.setname(str1.substring(0, 6);temp.setpassword(str1.substring(6, str1.length() - 2);temp.setuserblock(str1.substring(str1.length() - 2,str1.length();userset.add(temp); else this.initdisk();try raf = new randomaccessfile(d:disk, rw);raf.readfully(diskinitarr, 0, 48);raf.seek(1884);raf.readfully(filecontentindexarr, 0, 150);raf.seek(2048);raf.readfully(usersinfoarr, 0, 1024); catch (filenotfoundexception e) e.printstacktrace(); catch (ioexception e) e.printstacktrace();for (int i = 0; i 1024; i+) sb.append(char) (usersinfoarri);userstr = new string(sb);for (int i = 0; i 48; i+) sb1.append(char) diskinitarri);diskstr = new string(sb1);string s = diskstr.substring(0, 6);diskstart = integer.parseint(s);diskend = integer.parseint(diskstr.substring(6, 12);userstart = integer.parseint(diskstr.substring(12, 18);userend = integer.parseint(diskstr.substring(18, 24);contentstart = integer.parseint(diskstr.substring(24, 30);contentend = integer.parseint(diskstr.substring(30, 36);spacestart = integer.parseint(diskstr.substring(36, 42);spaceend = integer.parseint(diskstr.substring(42, 48);userset = new hashset();for (int j = 0; j 50; j+) resultj = userstr.substring(j * 20, j * 20 + 20);for (int k = 0; k 50; k+) string str1 = resultk;if (str1.substring(0, 1).equals( ) return; else user temp = new user();temp.setname(str1.substring(0, 6);temp.setpassword(str1.substring(6, str1.length() - 2);temp.setuserblock(str1.substring(str1.length() - 2,str1.length();userset.add(temp);private string getpassword() console = system.console();char charpw = console.readpassword();return new string(charpw);/* 比对用户是否存在 */private boolean isuserexists(user user) boolean flag = false;if (userset = null) flag = false; else iterator iterator = userset.iterator();while (iterator.hasnext() user user1 = (user) iterator.next();if (user1.equals(user) flag = true;break;return flag;/* 比对用户名是否存在 */private boolean isusernameexists(user user) boolean flag = false;if (userset = null) flag = false; else iterator iterator = userset.iterator();while (iterator.hasnext() user user1 = (user) iterator.next();if (user1.getname().equals(user.getname() flag = true;break;return flag;/* 获得确认密码 */private string getcpassword(string password) string cpassword = null;system.out.print(请输入确认密码(不大于12):);cpassword = this.getpassword();if (!(cpassword.equals(password.trim() system.out.println(两次密码输入不同.);system.exit(0);if (cpassword.length() 12) stringbuilder sb = new stringbuilder(cpassword);for (int i = 0; i 6) system.out.print(用户名长度必须不大于6，请重新输入:);name = br.readline();system.out.print(请输入密码(不大于12):);password = this.getpassword();while (password.length() 12) system.out.print(密码长度必须不大于12，请重新输入:);password = this.getpassword();stringbuilder sbname = new stringbuilder(name);while (sbname.length() 6) sbname.append( );stringbuilder sbpassword = new stringbuilder(password);while (sbpassword.length() 12) sbpassword.append( );name = new string(sbname);password = new string(sbpassword);user.setname(name);user.setpassw