操作系统 实验报告 文件管理

1、昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告（ 201 201 学年 第 二 学期 ）课程名称：操作系统 开课实验室： 年 月 日年级、专业、班 学号 姓名 成绩实验项目名称文件管理指导教师 教师评语 教师签名： 年 月 日一、实验目的用c或c+语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的基本功能。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。二、实验原理及基本技术路线图（方框原理图）用c模拟实现文件系统的管理；要求设计一个多级目录结构的文件系统，能正确描述文件控制块，采用合理的外存分配方式，能实现基本的目录及文件的操作，包括创建、删除、重命名、复制、移动等功能，并对文件有一

2、定的存取权限控制。功能设计 :help显示命令帮助dir显示当前目录下的文件和文件夹exit退出系统create 文件名创建文本文件cdir 目录名创建文件夹read 文件名读取一个文件最多可同时读取五个close文件名关闭一个文件edit 文件名编辑一个文件cd 目录名进子目录或者上级目录attr 文件名显示该文件的属性del 文件名删除文件rename 文件名重命名 编辑功能流程图 删除文件流程图 创建文件流程图核心算法:bool format(void);/格式化bool install(void);/装载虚拟硬盘的数据void login(void);/用户登陆void showmen

3、u(void);/显示功能菜单bool onaction(void);/用户选择功能并执行void createfile(string str);/创建文件bool read(string str);/读取文件void editfile(string str);/编辑文件void delete(string str);/删除一个文件数据结构:/*-常变量-*/const unsigned int block_size=512;/块长const unsigned int data_block_num=512;/数据块数量const unsigned int dinode_start=4*bloc

4、k_size;/inode起始位置const unsigned int dinode_size=512;/inode大小const unsigned int dinode_num=32;/inode数量const unsigned int datastart=(2+dinode_num)*block_size;/数据区的开始地址const unsigned int account_num=10;/用户数量/*inode结构体*/struct inodeunsigned short di_tag;/*inode标识*/ unsigned short di_number;/*关联文件数，当为0时表

5、示删除文件,如一个目录至少包含两个文件:.和.*/unsigned short di_mode;/*存取模式:0为目录,1为文件*/ unsigned short di_userid;/*当前inode所属用户 0为根目录id,一次下去是管理员目录、用户目录*/unsigned short di_access;/*访问权限 0为不允许普通用户访问(公共目录),1为允许普通用户访问*/unsigned short di_size;/*文件大小,目录没有大小,值为0*/unsigned short di_ctime; /* 创建时间 */unsigned short di_mtime; /* 最后

6、一次修改时间*/unsigned short di_blockdata_block_num; /* 数据块块地址编号 */;/*超级块*/struct super_blockunsigned short s_inodes_count; /* 文件系统中inode的总数 */unsigned short s_blocks_count; /* 数据块总数 */unsigned short s_r_blocks_count; /* 保留块总数 */unsigned short s_free_blocks_count; / 空闲块总数 unsigned short s_free_inodes_coun

7、t; /* 空闲的inode总数 */unsigned short s_log_block_size; /* block 的大小 */;/*账户信息*/struct userunsigned short user_id;/用户idunsigned short user_access;/权限string username;/用户名string password;/密码;/*文件/目录结构*/struct directorystring name;/*目录名*/unsigned short d_ino;/*目录号*/;三、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等）。计算机一台四、实验方法、步骤#in

8、clude #include#include#includestruct openfiletable /打开文件表数据结构long offset; / 当前文件读写指针char file_name10; / 文件名数组long int file_start; / 文件起始块号long int file_length; / 文件长度（字节）;struct fcb_block /fcb数据结构int flag; / 标志，-1表示未用，1表示文件用char file_name10; / 文件名数组long int file_date; / 文件建立日期 long int file_time; /

9、文件建立时间long int file_start; / 文件起始块号long int file_length; / 文件长度（字节）;struct super_block / 超级块数据结构, 文件系统的分区信息，存放在0#物理块中 unsigned long int fs_totalsize; / 整个分区的总磁盘物理块数 unsigned long int fs_freesize; / 分区的所有空闲磁盘物理块数unsigned int fs_blocksize; / 文件系统的物理块大小（字节）unsigned int fs_fat_start; / fat的起始磁盘物理块号 unsi

10、gned int fs_fat_size; / fat占用的磁盘物理块数unsigned int fs_dir_start; / 根目录的起始磁盘物理块号unsigned int fs_dir_size; / 根目录占用的磁盘物理块数unsigned int fs_data_start; / 数据区起始磁盘物理块号unsigned long int fs_data_size; / 数据区的磁盘物理块数 ;const char diskname=filesys.dat; /磁盘文件名char rw_buffer512; / 读写使用的缓冲区struct fcb_block filefcb130;

11、 / 读写目录使用的数据结构struct super_block fssupblk; / 读写超级块使用的数据结构long int fat_buffer5000; / 读写fat使用的缓冲区，为简化在系统启动时全部装入内存,0为空闲struct openfiletable oft16; / 打开文件表，当前只使用oft0unsigned int block_size; / 物理块大小（字节）unsigned long int total_disk_size; / 磁盘总容量（物理块数）unsigned int total_dir_size; / 目录占有的物理块数unsigned int to

12、tal_fat_size; / fat占有的物理块数long int find_fcb; / 记录读fcb块的次数file *fsptr; / 模拟磁盘的文件指针/* 磁盘块的申请*/ unsigned long int get_block(unsigned long int count) /分配count个物理快,返回首块指针，其它已经连接unsigned long int tmp,firstblk,tmpcount;unsigned long int i; int flag=1;if (count fssupblk.fs_freesize) printf( = 没有足够磁盘容量，不能分配！

13、= n); return 0; tmpcount=0; for(i=fssupblk.fs_data_start;ifssupblk.fs_totalsize) printf( = 超出磁盘容量，不能读！= n); return; fseek(fsptr,fssupblk.fs_blocksize*addr,seek_set); fread(buf,512,1,fsptr); return;/* 写磁盘块*/ void write_block(unsigned long int addr,char *buf) if (addrfssupblk.fs_totalsize) printf( = 超

14、出磁盘容量，不能写！= n); return; fseek(fsptr,fssupblk.fs_blocksize*addr,seek_set); fwrite(buf,512,1,fsptr); return;/* 格式化磁盘*/ void real_format() unsigned long int bcount; long int fatval,i;char *c;/更改系统超级块信息 fssupblk.fs_totalsize=total_disk_size; fssupblk.fs_blocksize=block_size; fssupblk.fs_dir_start=1; fss

15、upblk.fs_dir_size=total_dir_size; fssupblk.fs_fat_start=total_dir_size+1; fssupblk.fs_fat_size=total_fat_size; fssupblk.fs_data_start=fssupblk.fs_fat_start+fssupblk.fs_fat_size; fssupblk.fs_data_size = fssupblk.fs_totalsize - fssupblk.fs_dir_size - fssupblk.fs_fat_size-1; fssupblk.fs_freesize= fssup

16、blk.fs_data_size; /初始化目录 for(i=0;i128;i+) filefcbi.flag=-1; /为-1表示fcb未使用fseek(fsptr,512l,seek_set);fwrite(&filefcb0,sizeof(struct fcb_block),128,fsptr); /初始化fat fatval=fssupblk.fs_fat_start*512; fseek(fsptr,fatval,seek_set); /定位文件指针 bcount=fssupblk.fs_fat_size+fssupblk.fs_dir_size+1; for(i=0;ibcount

17、;i+) fat_bufferi=-1; /标记已经使用的磁盘数据块，即fat区、目录区和启动区 for(;ifssupblk.fs_totalsize;i+) fat_bufferi=0; /为0表示为空的物理快 fwrite(&fat_buffer0,sizeof(long int),fssupblk.fs_totalsize,fsptr); /初始化数据区 for(i=0;i512;i+) rw_bufferi= ;/缓冲区清空 for(i=fssupblk.fs_data_start;ifssupblk.fs_totalsize;i+) write_block(i,rw_buffer)

18、; /缓冲区写入第i块 /*新建系统磁盘文件*/ void create_disk() long int i;unsigned long int total;fsptr=fopen(diskname,wb+);if(fsptr=null)printf( 不能建立磁盘所需的文件 !n);exit(0); / 建立磁盘文件 total=total_disk_size; for(i=0;itotal;i+) /建立大小为total的磁盘文件 fwrite(rw_buffer,512,1,fsptr); fclose(fsptr); fsptr=fopen(diskname,rb+); real_fo

19、rmat(); return;/*读写系统超级块信息*/ void read_boot() /读取磁盘超级块数据信息 rewind(fsptr);fread(&fssupblk,sizeof(struct super_block),1,fsptr);return;void fileboot() /超级块数据信息存盘 rewind(fsptr);fwrite(&fssupblk,sizeof(struct super_block),1,fsptr);return;/*fat操作*/ void loadfat() /装载全部fat到内存 fseek(fsptr,fssupblk.fs_fat_st

20、art*512,seek_set);fread(fat_buffer,sizeof(long int),fssupblk.fs_totalsize ,fsptr);return;void savefat() /fat到文件fat区 fseek(fsptr,fssupblk.fs_fat_start*512,seek_set);fwrite(fat_buffer,sizeof(long int),fssupblk.fs_totalsize,fsptr);return;/*显示超级块信息*/ void boot_dis() printf(fssupblk.fs_totalsize=%ldn,fss

21、upblk.fs_totalsize); printf(fssupblk.fs_blocksize=%dn,fssupblk.fs_blocksize); printf(fssupblk.fs_dir_start=%dn,fssupblk.fs_dir_start); printf(fssupblk.fs_dir_size=%dn,fssupblk.fs_dir_size); printf(fssupblk.fs_fat_start=%dn,fssupblk.fs_fat_start); printf(fssupblk.fs_fat_size=%dn,fssupblk.fs_fat_size)

22、; printf(fssupblk.fs_data_start=%dn,fssupblk.fs_data_start); printf(fssupblk.fs_data_size=%ldn,fssupblk.fs_data_size); printf(fssupblk.fs_freesize=%ldn,fssupblk.fs_freesize); /*系统初始化*/ void sys_init() /初始化fsptr=fopen(diskname,rb+);if(fsptr = null) create_disk(); read_boot();/boot_dis(); loadfat();re

23、turn;/*显示操作*/ void dir() /显示目录下的文件 int i,countfile=0; char str16; long int n,pos_dir,pos_fat;coutendl; pos_dir=fssupblk.fs_dir_start*512; pos_fat=fssupblk.fs_fat_start*512;fseek(fsptr,pos_dir,seek_set);while(ftell(fsptr)pos_fat) fread(&filefcb0,sizeof(struct fcb_block),16 ,fsptr); for(i=0;i16;i+) if

24、(filefcbi.flag = 1) /文件占有 countfile+; n = filefcbi.file_length; printf( %-15s%15d bytesn, filefcbi.file_name,file,n); coutendl;printf( 总共有 %d 个文件n,countfile);printf( 系统总共有 %ld 个物理块可用nn,fssupblk.fs_freesize); /*查找文件*/ /查找文件,文件存在返回当前fcb数组下标，否则返回-1int find_file(char *filename) int i;long int pos_dir,po

25、s_fat; pos_dir=fssupblk.fs_dir_start*512; pos_fat=fssupblk.fs_fat_start*512; find_fcb=0;fseek(fsptr,pos_dir,seek_set);while(ftell(fsptr)pos_fat) find_fcb+; fread(&filefcb0,sizeof(struct fcb_block),16 ,fsptr); for(i=0;i16;i+) if(filefcbi.flag!=-1) if(strcmp(filename,filefcbi.file_name) = 0) return i;

26、 /文件存在 return -1;/*创建文件*/ void create(char *fname,long int num) /在当前目录下创建一个名字为str的文件，长度为num int i,j; /true表示没有与该名字重名的文件 int tempnode; long int pos_dir,getnum=0;unsigned long int blkcount;blkcount= num/512+1; /计算需要的物理块 if(fssupblk.fs_freesize blkcount) /磁盘没有足够空间 printf(n 磁盘没有足够空间，不能建立 ！nn); return;te

27、mpnode=find_file(fname);if (tempnode!=-1) /表示文件存在 printf(n 文件已经存在，不需要建立 ！nn); return;/ 建立文件的处理 pos_dir=fssupblk.fs_dir_start*fssupblk.fs_blocksize;fseek(fsptr,pos_dir,seek_set); /定位到目录区 for(i=0; ifssupblk.fs_dir_size; i+) /read_block(i+fssupblk.fs_dir_start,(char *)filefcb);fread(&filefcb0,sizeof(st

28、ruct fcb_block),16 ,fsptr); for(j=0;j16;j+)if(filefcbj.flag = -1) /找到空目录项/ 分配空间, 标记fcb数据项，并将fcb写磁盘getnum=get_block(blkcount);if(getnum=-1) printf(不能分配存储空间 n);return;filefcbj.file_start=getnum;filefcbj.flag = 1;filefcbj.file_length=num;strcpy(filefcbj.file_name,fname);/filefcb.file_time=/filefcb.file

29、_date=/ 改变磁盘fcb值 pos_dir=pos_dir+sizeof(struct fcb_block)*(i*16+j);fseek(fsptr,pos_dir,seek_set); /定位到目录区的fcb项fwrite(&filefcbj,sizeof(struct fcb_block),1 ,fsptr); /write_block(i+fssupblk.fs_dir_start,(char *)filefcb); printf( 文件占用了 %d 个物理块n,blkcount); printf( 系统还有 %ld 个物理块可用nn,fssupblk.fs_freesize);

30、return; /没有fcb项，不能建立文件 cout当前没有足够的目录区，不能建立文件 ! endl; return; /*格式化*/ void format()char ch; coutch; if(ch=y|ch=y) real_format(); printf(n format successful!nn);/*删除文件操作*/ void del(char *fname) long int tempnode;long int pos_dir;tempnode=find_file(fname);if (tempnode=-1) /表示文件不存在 printf(n 文件不存在，不能删除 ！

31、nn); return;/ 删除文件的处理 put_block(filefcbtempnode.file_start); / 释放文件存储空间 filefcbtempnode.flag =-1; / 标记fcb项可用 / 修改的fcb项写回磁盘pos_dir=fssupblk.fs_dir_start*fssupblk.fs_blocksize+(find_fcb-1)*16+tempnode)*sizeof(struct fcb_block);fseek(fsptr,pos_dir,seek_set); /定位到目录区fwrite(&filefcbtempnode,sizeof(struct

32、 fcb_block),1 ,fsptr);return; /*写文件*/ void write(char *fname ,int num)/写文件,仅实现在文件尾部填加内容，并限制在512个字节内 int tempnode; int i,j,x;int rescount;long int pos_dir; if (num 512) printf(n 不能写大于512字节的数据 ！nn); return; tempnode=find_file(fname); if (tempnode=-1) /表示文件不存在 printf(n 文件不存在，不能写 ！nn); return; / 写文件的处理c

33、har *string=new char num; /申请空间for(i=0;istringi; rescount=filefcbtempnode.file_length % fssupblk.fs_blocksize; if (num fssupblk.fs_blocksize-rescount)if (fssupblk.fs_freesize1) printf(n 文件系统没有足够空间，不能写 ！nn);return;for(j=filefcbtempnode.file_start;fat_bufferj!=-1;j=fat_bufferj); read_block(j,rw_buffer

34、); if (num= fssupblk.fs_blocksize-rescount)for(i=0;inum;i+) rw_bufferrescount+i=stringi;write_block(j,rw_buffer); else for(i=0;ifssupblk.fs_blocksize-rescount;i+) rw_bufferrescount+i=stringi; write_block(j,rw_buffer); fat_bufferj=get_block(1); j=fat_bufferj; for(x=0;xfssupblk.fs_blocksize;x+) rw_buf

35、ferx= ; for(x=0;xnum-(fssupblk.fs_blocksize-rescount);x+) rw_bufferx=stringi+x; write_block(j,rw_buffer); /delete string;/ 修改fcb项并写回磁盘 filefcbtempnode.file_length+=num; / 增加文件的长度pos_dir=fssupblk.fs_dir_start*fssupblk.fs_blocksize+(find_fcb-1)*16+tempnode)*sizeof(struct fcb_block);fseek(fsptr,pos_dir

36、,seek_set); /定位到目录区fwrite(&filefcbtempnode,sizeof(struct fcb_block),1 ,fsptr); cin.ignore(10000,n); /清除输入流缓冲区coutendl= 写文件完成！= filefcbtempnode.file_length) /读的数据超出文件范围 printf(n 超出文件范围，不能读 ！nn); return; / 读文件的处理 printf(n=n); stblknum=start/fssupblk.fs_blocksize+1; / 起始物理块 offset=start%fssupblk.fs_blo

37、cksize; / 起始物理块的偏移量if(start+countfilefcbtempnode.file_length ) count= filefcbtempnode.file_length-start;for(i=filefcbtempnode.file_start,j=1;jfilefcbtempnode.file_length ) count= filefcbtempnode.file_length-start;if(count=fssupblk.fs_blocksize-offset) for(j=0;jcount;j+) coutrw_bufferj+offset;else fo

38、r(j=0;jfssupblk.fs_blocksize-offset;j+) coutrw_bufferj+offset; dspnum=(count-(fssupblk.fs_blocksize-offset)/fssupblk.fs_blocksize+1; for(j=0;jdspnum-1;j+) i=fat_bufferi; read_block(i,rw_buffer); for(x=0;xfssupblk.fs_blocksize;x+) coutrw_bufferx; i=fat_bufferi; read_block(i,rw_buffer); x=(count-(fssupblk.fs_blocksize-offset)%fssupblk.fs_blocksize; for(j=0;jx;j+) coutrw_bufferx;coutendl= 读文件完成！=endl;return;/*显示帮助*/ void display_help()printf( 写文件 wf filename