简单多用户文件系统2.doc

第 18 页 共 18 页_U8 bfree(_U32 BlkID)回收数据块BlkID为指定的数据块编号_U8 _dir()列表显示当前目录下内容int namei(const char * name)由文件名在当前目录下寻找文件Name为文件名_U8 mkdir(const char *name)在当前目录下创建目录项Name为文件名int _chdir(const char *name)更改目录Name为文件名int format()格式化磁盘int shell()用户界面void halt()退出程序_U8 ifree(_U32 InodeID)回收索引节点InodeID为索引节点编号struct ext2_inode_info * iget(_U32 InodeID)读取磁盘索引节点到内存InodeID为索引节点编号struct ext2_inode_info *ialloc()分配索引节点int iput(struct ext2_inode_info *PInode)释放内存索引节点PInode为要写回的内存索引节点int install()文件系统初始化void main()文件系统主程序int login()用户登陆void logout()用户退出4.5 算法流程图Iget函数Ialloc函数Balloc函数_dir函数Namei函数Mkdir函数五、数据分析5.1 输入数据连续输入命令：mkdir ketianmkdir cfmkdir zhongmkdir renmingmkdir usamkdir cqitmkdir caofangmkdir tian5.2 输出数据分析在连续输入以上命令之后，使用ls命令查看当前目录内的内容，下图是显示界面：列表显示的第1列是文件名，第2列是相应文件的索引节点，第3和第6列是文件类型，第5列显示了文件使用的磁盘块编号。我们可以看到磁盘块的编号先是从517到518，然后跳过519到520。其实519是被密码文档占用了，如果我们使用cd home命令就可以看到在它下面有一个名为pas的文档，它所使用的磁盘块就是519。下面磁盘块从520到524分别被文件ketian、cf、zhong、renming和usa占用了，然后磁盘块跳过了525到了526。但除home下有一个文件之外其它的没有，按照常理应该会有525盘块。但实际上没有，这是为什么呢？在前面我们说过目录采用直接指针方式。其实每个磁盘块只能容纳8个目录项，在usa目录之后，在该目录下已经有了8个目录项，当再次创建目录时，程序会再次为当前目录分配一个磁盘块来容纳多出的目录项。六、使用说明6.1欢迎界面6.2 用户登陆界面6.3 系统使用界面6.4 创建目录及显示目录界面七、课程设计总结7.1 与给定文件系统的对比分析l 灵活，自动。在我们写的文件系统中增加了磁盘读写函数，可以灵活的读取磁盘内容，省去了每次都要计算地址和调用fseek函数的操作。l 目录优化。在给定的文件系统中它有个结构体struct direct来表示目录。这样做虽然使得程序的编写较为简单，但只能把目录写在一个磁盘块内不符合实际。我们的程序采用直接指针方式，可把目录项写在连续或不连续的磁盘块内。l 磁盘容量。我们采用了EXT2的磁盘组织方式，在理论上它可组织小于4TB的磁盘容量；但给定的文件系统有个容量限制。有这个限制的原因是，其文件系统只有一个块位图，所以其大小就限制在该块位图所能表示的磁盘块内了。7.2 未完成部分及改进方法由于时间原因，我们没有完成该文件系统的所有功能，包括：创建文件、删除文件、打开文件、关闭文件、读文件和写文件。但我们已经写出了所用到的底层函数，只有增加相应的函数来调用这些底层函数，即可完成文件操作功能。7.2 课程设计总结对一个实际使用中的操作系统而言，文件系统和进程管理是最为重要的两个部分。实际分析一个操作系统的源代码，对我们的编程、分析和综合能力都是大有裨益的。除此之外研究文件系统的原理将有助于我们深入理解Linux内核结构及其设计思想。在分析Linux Kernel 2.4.13文件系统源代码的基础上，提出了关于Linux文件系统的基本概念、虚拟文件系统原理及Linux标准根文件系统EXT2的结构和数据存取原理，同时实际变成模拟了它的这些功能，锻炼了自己的编程能力。八、参考文献1 蒋静 徐志伟.操作系统原理技术与编程M.北京:机械工业出版社,20042 汤子瀛 哲凤屏 汤小丹.计算机操作系统M.西安:西安电子科技大学出版社,20013 尤晋元等. UNIX环境高级编程M. 北京：机械工业出版社，2002.4 陈莉君 冯锐 牛欣源.深入理解LINUX内核M.北京：中国电力出版社，20045 包怀忠. EXT2 文件系统分析J. 计算机工程与设计,2005(4):1022-10246 郭学理 韦智 潘松.Linux的Ext2文件系统J。计算机应用研究,2001(5):128-1307 毛德操 胡希明. Linux内核源代码情景分析M.浙江:浙江大学出版社,20018 史芳丽 周亚莉. Linux 系统中虚拟文件系统内核机制研究J.陕西师范大学学报(自然科学版),2005(1):29-32九、程序源代码及注解Types.h/*Athor: CaoFang*Time: Thu Nov 17 18:31:07 2005*Action: 该头文件中定义了在程序中使用的主要数据类型*/#ifndef _I386_TYPES_H#define _I386_TYPES_H#define VARTYPE 1 /1为在vc下编译#if VARTYPE=1typedef unsigned int _U32; typedef unsigned short _U16;typedef unsigned char _U8;typedef int _S32; typedef short _S16;typedef char _S8;#elsetypedef unsigned long _U32;typedef unsigned int _U16;typedef unsigned char _U8;typedef long _S32;typedef int _S16;typedef char _S8;#endif#endifFiletype.h#ifndef _FILETYPE_#define _FILETYPE_#define UKN0x0000/0 未知#define REG0x0001/1 普通文件#define DIR0x0002/2 目录文件#define CHR0x0003/3 字符设备#define BLK0x0004/4 块设备#define FIFO0x0005/5 命名管道#define SOCK0x0006/6 套接字#define LNK0x0007/7 符号链接#defineS_IREG(flag)(flag=0x01)?REG:0/1 判断普通文件#defineS_IDIR(flag)(flag=0x02)?DIR:0/2 判断目录文件#defineS_ICHR(flag)(flag=0x03)?CHR:0/3 判断字符设备#defineS_IBLK(flag)(flag=0x04)?BLK:0/4 判断块设备#defineS_IFIFO(flag)(flag=0x05)?FIFO:0/5 判断命名管道#defineS_ISOCK(flag)(flag=0x06)?SOCK:0/6 判断套接字#defineS_ILNK(flag)(flag=0x07)?LNK:0/7 判断符号链接#endifBitmap.c#include sys.hextern FILE *disk;extern struct ext2_super_block *CurSb;extern _U8 MapTbl8; extern _U8 IbitmapBLOCKSIZE_BT+2; /索引节点位图extern _U8 BbitmapBLOCKSIZE_BT+2; /数据块位图 extern struct ext2_inode_info * HashTblHASHSIZE; /内存索引接点的hash表extern struct file * FileHashHASHSIZE;extern struct fs_struct * cfs;_U8 PutBbitmap()_U32 Offset;Offset=2+GROUPDESCNUM_BK+BbitmapBLOCKSIZE_BT*GROUPSIZE_BK;WriteBlk(Offset,Bbitmap,sizeof(char),BLOCKSIZE_BT);return SUCESS_EXT;_U8 ReadBbitmap(_U32 GroupID)_U32 Offset;Offset=2+GROUPDESCNUM_BK+GroupID*GROUPSIZE_BK;ReadBlk(Offset,Bbitmap,sizeof(char),BLOCKSIZE_BT);BbitmapBLOCKSIZE_BT=GroupID;return SUCESS_EXT;_U8 PutIbitmap()_U32 Offset;Offset=3+GROUPDESCNUM_BK+BbitmapBLOCKSIZE_BT*GROUPSIZE_BK;WriteBlk(Offset,Ibitmap,sizeof(char),BLOCKSIZE_BT);return SUCESS_EXT;_U8 ReadIbitmap(_U32 GroupID)_U32 Offset;Offset=3+GROUPDESCNUM_BK+GroupID*GROUPSIZE_BK;ReadBlk(Offset,Ibitmap,sizeof(char),BLOCKSIZE_BT);IbitmapBLOCKSIZE_BT=GroupID;return SUCESS_EXT;Block.c#include sys.hvoid ReadBlk(_U32 BlkID,void * DataType,_U32 TypeSize,_U32 TypeNum)/成功fseek(disk,BlkID*BLOCKSIZE_BT,SEEK_SET);fread(DataType,TypeSize,TypeNum,disk);void WriteBlk(_U32 BlkID,void * DataType,_U32 TypeSize,_U32 TypeNum)/成功fseek(disk,BlkID*BLOCKSIZE_BT,SEEK_SET);fwrite(DataType,TypeSize,TypeNum,disk);struct ext2_group_desc * Gdget(_U32 GdID) /从组0中读取struct ext2_group_desc *gd;_U32 Add=2*BLOCKSIZE_BT+GdID*GROUP_DESC_LEN;if(GdID=GROUPNUM_FS)printf(W:GdID=%dn,GROUPNUM_FS);exit(1);gd=(struct ext2_group_desc *)malloc(GROUP_DESC_LEN);fseek(disk,Add,SEEK_SET);fread(gd,GROUP_DESC_LEN,1,disk);return gd;_U8 Gdput(struct ext2_group_desc * gd) /要把它分别放在不同的组中_U32 i;_U32 Add;for(i=0;ibg_id*GROUP_DESC_LEN+2*BLOCKSIZE_BT+i*GROUPSIZE_BT;fseek(disk,Add,SEEK_SET);fwrite(gd,GROUP_DESC_LEN,1,disk);return SUCESS_EXT;struct ext2_super_block * GetSb() /成功struct ext2_super_block *ReSb;ReSb=(struct ext2_super_block *)malloc(SUPER_BLOCK_LEN);ReadBlk(1,ReSb,SUPER_BLOCK_LEN,1);return ReSb;int PutSb(struct ext2_super_block * Sb) /成功_U32 BlkID,i;for(i=0;is_free_blocks_count=0)printf(ERROR!);return 0;for(i=0;ibg_free_blocks_count!=0)GroupID=i;break;PutBbitmap();ReadBbitmap(GroupID);for(i=0;iMAPINDEX;i+)if(Bbitmapi0xFF)for(j=0;jbg_free_blocks_count-;CurSb-s_free_blocks_count-;Gdput(gd);return BlkID;_U8 bfree(_U32 BlkID) /成功_U32 i,index;_U32 GroupID=BlkID/GROUPSIZE_BK;struct ext2_group_desc *gd;gd=Gdget(GroupID);gd-bg_free_blocks_count+;Gdput(gd);CurSb-s_free_blocks_count+;if(BbitmapBLOCKSIZE_BT!=GroupID)PutBbitmap();ReadBbitmap(GroupID); /读出数据快位图for(i=0;iMAPINDEX;i+)printf(i :%d %d ,i,Bbitmapi);i=(BlkID%GROUPSIZE_BK)/8;index=BlkID%8;Bbitmapi&=(MapTblindex);printf(i: %d index: %d b:%dn,i,index,Bbitmapi);return SUCESS_EXT;Dir.c#define _DEF_FORMAT_#include sys.hchar stack10EXT2_NAME_LEN;int curs=0;_U8 _dir()int i,j=0,k,num,CurCount,over=0,count=0;_U32 blkid;struct ext2_dir_entry temp;struct ext2_inode_info *Inode;for(i=01;id_pwd);CurCount=cfs-pwd-i_size/DIR_ENTRY_LEN; /目录项的个数for(i=0;ipwd-i_datai;for(k=0;ki_data0);if(S_IREG(temp.file_type)printf(%4s,);else if(S_IDIR(temp.file_type)printf(%4s,);else if(S_ICHR(temp.file_type)printf(%4s,);else if(S_IBLK(temp.file_type)printf(%4s,);else if(S_IFIFO(temp.file_type)printf(%4s,);else if(S_ISOCK(temp.file_type)printf(%4s,);else if(S_ILNK(temp.file_type)printf(%4s,);else printf(%4s,);printf(n);iput(Inode);count+;if(count=CurCount)over=1;break;if(over) break;return SUCESS_EXT;int namei(const char * name)struct ext2_dir_entry dir ;int i,j,over=0;_U32 BlkID,InodeID,CurCount,Count=0;CurCount=cfs-pwd-i_size/DIR_ENTRY_LEN;for(i=0;ipwd-i_datai;for(j=0;j=CurCount)over=1;break;if(over) break;return -1;_U8 mkdir(const char *name)_U32 ExistID,BlkID,CurCount,flag=0,SCount=0,Add;int i,j=0;struct ext2_inode_info *Inode;struct ext2_dir_entry temp,dir2;ExistID=namei(name);if(ExistID!=-1|ExistID=cfs-pwd-i_inode)printf(This a same file or dir!Can notn);return 0;if(cfs-pwd-i_size=cfs-pwd-i_blocks*BLOCKSIZE_BT)BlkID=balloc();cfs-pwd-i_datacfs-pwd-i_blocks=BlkID;cfs-pwd-i_blocks+;Add=BlkID*BLOCKSIZE_BT;elseCurCount=cfs-pwd-i_size/DIR_ENTRY_LEN;for(i=0;ipwd-i_datai;for(j=0;j=CurCount) flag=2;break;if(flag) break;if(flag=1)Add=j*DIR_ENTRY_LEN+BlkID*BLOCKSIZE_BT;elseAdd=ftell(disk);Inode=ialloc();BlkID=balloc();/在父目录里的目录项strcpy(,name);temp.inode=Inode-i_inode;temp.rec_len=strlen(name);temp.file_type=2;fseek(disk,Add,SEEK_SET);fwrite(&temp,DIR_ENTRY_LEN,1,disk);printf(kk1%dn,Inode-i_inode);/在索引节点表中添加一个time(&Inode-i_mtime);time(&Inode-i_atime);time(&Inode-i_ctime);Inode-i_blocks=1;Inode-i_data0=BlkID;Inode-i_links_count=1;Inode-i_count=1;Inode-i_mode=2;Inode-i_size=2*DIR_ENTRY_LEN;dir0.file_type=2;dir0.inode=cfs-pwd-i_inode;dir0.rec_len=strlen(.);strcpy(,.);dir1.file_type=2;dir1.inode=Inode-i_inode;dir1.rec_len=strlen(.);strcpy(,.);WriteBlk(BlkID,dir,DIR_ENTRY_LEN,2);cfs-pwd-i_size+=DIR_ENTRY_LEN;iput(Inode);return SUCESS_EXT;int _chdir(const char *name)_U32 InodeID;struct ext2_inode_info *Inode;strcpy(stack0,/);InodeID=namei(name);if(InodeID=-1)printf(error file name:%sn,name);return 1;if(InodeID=cfs-pwd-i_inode)return 1;Inode=iget(InodeID);iput(cfs-pwd);cfs-pwd=Inode;if(strcmp(name,.)!=0)/进入底层目录strcpy(stackcurs+,cfs-d_root);strcpy(cfs-d_root,cfs-d_pwd);strcpy(cfs-d_pwd,name);printf(stack:%sn,stackcurs-1);else /返回目录strcpy(cfs-d_pwd,cfs-d_root);strcpy(cfs-d_root,stackcurs-);if(curs0) curs=0;_dir();return 1; Format.c#define _DEF_FORMAT_#include sys.hint format()struct ext2_super_block supblk;struct ext2_group_desc gd;struct ext2_dir_entry dir_temp3;struct ext2_inode temp;int i,j;_U32 BlkID;struct user_struct user4=1000,1000,ketian,1111,home,1001,1000,cf,2222,home,2000,2000,tian,3333,home,2001,2000,cao,4444,home;if(disk=fopen(disk.disk,wb+)=NULL)printf(OPEN DISK ERROR !);exit(1); fseek(disk,RDISKSIZE_BT*sizeof(char)-1,SEEK_SET);fputc(12,disk);supblk.s_blocks_count=BLOCKNUM_FS; /* 磁盘总的逻辑块数 */supblk.s_blocks_count=BLOCKNUM_FS; /* 磁盘总的逻辑块数 */supblk.s_free_blocks_count=FREEBLKNUM_PGUP; /* 空闲块计数器 Free blocks count */supblk.s_blocks_per_group=GROUPSIZE_BK; /* 每组逻辑块数 */supblk.s_free_inodes_count=DINODENUM_FS; /weidingyhisupblk.s_inode_size=INODE_LEN; /* 磁盘上索引节点结构的大小 size of inode structure */supblk.s_inodes_count=DINODENUM_FS; /* 磁盘总的索引节点数 */supblk.s_inodes_per_group=DINODENUM_PGUP; /* 每组中的节点数 Inodes per group */supblk.s_log_block_size =BLOCKSIZE_BT; /* 块的大小 Block size */supblk.s_magic=EXT2_SUPER_MAGIC;time(&supblk.s_mtime);time(&supblk.s_wtime); PutSb(&supblk);CurSb=GetSb();/*初始化组描述符*/for(j=0;jGROUPNUM_FS;j+)for(i=0;iGROUPNUM_FS;i+)gd.bg_id=i;gd.bg_block_bitmap=2+GROUPDESCNUM_BK+i*GROUPSIZE_BK; /* 块位图的块号 Blocks bitmap block */gd.bg_inode_bitmap=gd.bg_block_bitmap+1; /* 索引节点位图的块号 Inodes bitmap block */gd.bg_inode_table=gd.bg_inode_bitmap+1; /* 第一个索引节点表块的块号 Inodes table block */gd.bg_free_blocks_count=GROUPSIZE_BK-(4+GROUPDESCNUM_BK+DINODETBL_PGUP); /* 组中空闲块的个数 Free blocks count */ gd.bg_free_inodes_count=DINODENUM_PGUP; /* 组中空闲索引节点的个数 Free inodes count */bg_used_dirs_count; /* 组中目录的个数 Directories count */fseek(disk,i*GROUP_DESC_LEN+2*BLOCKSIZE_BT+j*GROUPSIZE_BT,SEEK_SET);fwrite(&gd,GROUP_DESC_LEN,1,disk); /*初始化位图部分 */for(i=0;iMAPINDEX;i+)Bbitmapi=0;Ibitmapi=0;for(i=0;i(FRISTDATA-1)/8;i+)Bbitmapi=0xFF;if(FRISTDATA-1)%8)for(j=0;j=(FRISTDATA-1)%8;j+)Bbitmapi|=MapTblj; /* 初始化数据块位图*/for(i=0;ii_next)if(ReInode-i_inode=InodeID)ReInode-i_count+;return ReInode;Add=(4+GROUPDESCNUM_BK+GroupID*GROUPSIZE_BK)*BLOCKSIZE_BT+(InodeID%DINODENUM_PGUP)*INODE_LEN;fseek(disk,Add,SEEK_SET);fread(Inode,INODE_LEN,1,disk); /向内存索引节点赋值ReInode=(struct ex