UNIX磁盘空间管理.doc

实验报告课程：操作系统班级：姓名： 学号：成绩：指导教师：实验日期：实验密级：预习程度：实验时间：仪器组次：必修/选修：实验序号：实验名称：UNIX磁盘空间管理算法实验目的与要求：目的：掌握UNIX外存空间管理中的分组链接算法。要求：1. 在程序运行的结果中应包含磁盘块的分配与回收操作。2. 可根据输入的文件名、文件大小进行模拟磁盘分配，并在每次分配与回收后显示分配与回收是否成功，以及分配、回收的磁盘块号。3. 在程序执行过程中，至少应包含分配不成功一次的信息。4. 可以查看当前磁盘块的使用情况：哪些块空闲，哪些块被哪些文件占用。实验仪器：名称型号数量微机1实验三 UNIX磁盘空间管理算法一、 实验内容编写C语言程序，模拟UNIX磁盘空间管理中使用的分组链接法。1.定义一个记录磁盘块号的堆栈Sfree10，以及记录栈中现有磁盘块数的变量Snfree。2.定义一个由40个元素构成的结构数组block40用作磁盘块存放。struct size int blocl10;struct blocd struct size a10; /用于在空闲磁盘块号链中存放磁盘块号 block40;3. 假设系统中文件的最大容量为100个磁盘块，且最多只有5个文件，定义一个由5个元素构成的结构数组file5用于记录各个文件占用的磁盘块，。struct File int fileblocd100; /用于记录分别分配给文件的磁盘块号 file5;4. 编写函数init( )完成空闲磁盘块号堆栈、空闲磁盘块号队列及记录文件占用磁盘块状态的file结构数组。5. 编写函数alloc(fileno,blockd),完成磁盘块的分配操作。其中的参数fileno为文件序号，用于指定需要分配的文件。6. 编写函数free(fileno),完成文件占用磁盘块的释放操作。其中的参数fileno为文件序号，用于指定需要释放磁盘块的文件。7. 编写main( )函数完成下列操作： 调用init( )函数完成初始设置。 从终端输入命令，控制磁盘块的分配与回收操作。二、 实验要求1. 在程序运行的结果中应包含磁盘块的分配与回收操作。2. 可根据输入的文件名、文件大小进行模拟磁盘分配，并在每次分配与回收后显示分配与回收是否成功，以及分配、回收的磁盘块号。3. 在程序执行过程中，至少应包含分配不成功一次的信息。4. 可以查看当前磁盘块的使用情况：哪些块空闲，哪些块被哪些文件占用。三、 实验思路成组链接法：按照题目要求，首先把文件存储设备中的所有空闲快按每10块分为一组，每组的第一块用来存放前一组中各块的块号和总块数。按照题目要求进行分组之后，系统可根据申请者的要求进行空闲块的分配和回收。1. 首先确定结构体：1) 用作磁盘块存放的结构数组：struct size int blocl10;struct blocd struct size a10; /用于在空闲磁盘块号链中存放磁盘块号block40;每10块为一组，分为40组。每块中有10个空闲块。2) 各文件占用的磁盘块结构体：struct file int fileblocd100;int length; file5;每个文件的最大容量是100个磁盘块fileblocd100，最多5个文件，length表示文件长度。2. 确定全局变量：int s_free10;/记录磁盘块号的堆栈int s_nfree = 0;/记录栈中现有磁盘块数的变量int n;/分配或回收的文件号int m;/分配的文件大小int Current = 39;/表示当前外存最后组号3. 初始化函数init()在初始化时，需要记录每组空闲块的块号，并且将最后一组空闲块的块号信息送入内存数组s_free 10 中，因为分配时是从最后一组开始的。在此，我把每组的最后一块的10个空间用来记录这一组空闲块的块号，如第一组的最后一块十个数0-9：block 1 .a 9 .blocl 0 =0，block 1 .a 9 .blocl 1 =1block 1 .a 9 .blocl 9 =9分别表示这一组的十个空闲块块号是0-9。此外，在初始化时，还需要将文件块号的数组清零：for( int q = 0; q = 4; q+ )/文件块号的数组清零for( int p = 0; p = 99; p+ )file q.fileblocd p = 0;fileq.length = 0;完成之后，需要调整当前外存最后组号和栈中现有的磁盘块数。4. 分配函数void alloc( int m_alloc, int n_alloc )，其中m_alloc为需要分配的块数，n_alloc为文件号：在分配时，按照后进先出的原则，分配程序在取走s_nfree所指的块号后，做s_nfree=s_nfree-1的操作。分配时以10个空闲块为一组进行分配，当文件所需要的块数不足10个时，直接分配，并将剩余的空闲块保存在内存堆栈中，以便于下次分配或释放使用；当文件所需要的块数超过10个时，每分配完10个（s_nfree=-1时），再从外存中读取10个空闲块进入内存堆栈进行分配，剩余部分保存在内存堆栈中。具体实现如下：for( int i = 0; i m_alloc; i+ ) if ( s_nfree = -1 ) for( int k = 0; k = 9; k+ ) s_free k = block Current .a 9 .blocl k ; block Current .a 9 .blocl k = 0; Current-;s_nfree = 9; file n_alloc .fileblocd i = s_free s_nfree ; s_nfree-;5. 回收函数free( int m_free, int n_free )，其中m_free表示需要回收文件的长度，n_free表示需要回收的文件号：在回收空闲块时，同样利用文件管理堆栈进行，首先将需要回收的空闲块释放到内存堆栈中，把需要回收的物理块号放入s_nfree+1的位置处，再做s_nfree+操作，当内存堆栈满了之后（s_nfree=9时），表示回收结束，并将文件长度置为0。如果此时还有新的物理块需要回收，将刚刚回收的10个块号写入外存中，然后将s_nfree置为-1，并将Current+1另起一个新堆栈。具体实现如下：for( int i = 0; i m_free; i+)if ( s_nfree = 9 )Current+;for( int k = 0; k = 9; k+ )block Current .a 9 .blocl k = s_free k ;s_free k = 0;s_nfree = -1;s_free s_nfree + 1 = file n_free .fileblocd i ;printf( %d, file n_free .fileblocd i );file n_free .fileblocd i = 0;s_nfree+;6. main()函数：调用init()函数初始化，并设计目录（分配、回收、查看、退出），控制磁盘的分配和回收，在此要注意防止用户的非法输入。四、 运行结果 五、 实验体会通过这次实验，我对外存空间管理的成组链接法有了更深刻的了解，充分掌握了成组链接法的工作原理，对于互斥操作也有了进一步了解。附录：#includestruct size /每个块10个int blocl10;struct block /每组10个块,共40组struct size a10; block40;struct file int fileblocd100;int length;/文件长度 file5;int s_free10;/记录磁盘块号的堆栈int s_nfree = 0;/记录栈中现有磁盘块数的变量int n;/分配或回收的文件号int m;/分配的文件大小int Current = 39;/表示当前外存最后组号void init();void show();void alloc( int m_alloc, int n_alloc );void free( int m_free, int n_free );void init() /初始化函数for( int i = 0; i = 39; i+ )/将每组的块号放到最后一块的10个数中for( int k = 0; k = 9; k+ )block i .a 9 .blocl k = i * 10 + k;for( int q = 0; q = 4; q+ )/文件块号的数组清零for( int p = 0; p = 99; p+ )file q.fileblocd p = 0;fileq.length = 0;for( int b = 0; b = 9; b+ )/将最后一组的信息送入内存s_free b = block Current .a 9 .blocl b ; block Current .a 9 .blocl b = 0;Current-; s_nfree = 9;void show()/查看int b = 0; printf(n外存的空闲块号为：n);if(s_nfree = -1) Current-;for( int i = 0; i = Current; i+ )for( int k = 0; k = 9; k+ )if ( block b .a 9 .blocl 1 != 0 )printf( %d , block i .a 9 .blocl k );else goto next;next:printf( n内存缓冲区中的空闲块号: n );if(s_nfree = -1)Current+;for(int q = 0; q = 9; q+)printf( %d , block Current .a 9 .blocl q );elsefor (int q = 0; q= s_nfree; q+ ) printf( %d , s_free q );printf( n未分配空间的文件：n );for( int p = 0; p = 4; p+ ) if ( file p .length = 0 )printf( %d, p );printf( n已分配空间的文件：n );for( int q = 0; q = Current * 10 - 1 + s_nfree )printf( 外存空间不足n );else for( int i = 0; i m_alloc; i+ ) if ( s_nfree = -1 ) for( int k = 0; k = 9; k+ ) s_free k = block Current .a 9 .blocl k ; block Current .a 9 .blocl k = 0; Current-;s_nfree = 9; file n_alloc .fileblocd i = s_free s_nfree ; s_nfree-; printf( 文件%d分配的块号：n, n_alloc ); for( int q = 0; q m_alloc; q+ )printf( %d, file n_alloc .fileblocd q );printf(n文件分配成功!n); void free( int m_free, int n_free )/回收函数printf( 文件%d释放的块号：n, n_free );for( int i = 0; i m_free; i+)if ( s_nfree = 9 )Current+;for( int k = 0; k = 9; k+ )block Current .a 9 .blocl k = s_free k ;s_free k = 0;s_nfree = -1;s_free s_nfree + 1 = file n_free .fileblocd i ;printf( %d, file n_free .fileblocd i );file n_free .fileblocd i = 0;s_nfree+;printf(n文件释放成功!n);filen_free.length = 0;int main()int x = 0;int Current = 39;init();while( true )printf( 请选择操作：1、分配2、回收3、查看4、退出n ); scanf( %d, &x ); while ( x = 5 ) printf( 输入错误，请重新输入：1、分配2、回收3、查看4、退出n ); scanf( %d, &x );if (x=4) return -1;if (x=3) show();continue; printf( 请输入文件号(0-4)： ); scanf( %d, &n ); while ( n = 5 ) printf( 输入错误，请重新输入：n请输入文件号(0-4)： ); scanf( %d, &n ); switch( x ) case 1:while ( file n .fileblocd0 != 0 ) printf( 该文件空间未释放！n请重新输入文件号： ); scanf( %d