操作系统大作业--Linux文件管理系统

1、华南理工大学软件学院2013级操作系统大作业实验报告课程名称： 操作系统 任课老师： 作业题目： 简单二级文件系统 班 级： 学生姓名： 学 号： 目录 1. 实验目的2. 实验环境3. 实验内容4. 程序中使用的数据结构及符号说明5. 源程序及注释6. 程序运行时的初值和运行结果一、 实验目的通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现。二、 实验环境操作系统：Ubuntu 12.04 (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5)编译器： gcc 4.6.3 语言：C语言三、 实验内容FMSV1.0系统模拟了原生的文件系统，使用文本来当作磁盘，并使用

2、了空闲块记录表，目录，i-node等数据结构来辅助文件系统的运作。磁盘：一个名为blockDisk的文件，里面含有256个数据块。每个数据块的长度为1024，可存储1024个字符。I节点：包含文件名，文件保护码，文件长度，文件存放位置。目录：一个链表，记录了i节点。空闲块记录表FBT：用于记录磁盘块使用情况，0表示未使用，1表示使用。数据块：保存了文件的数据，一个数据块至多存放一个文件。数据块使用情况：用于记录文件使用数据块的情况。存放在I节点的fat数组中。文件：一个文件最多占用两个数据块，即长度至多为4028.FMSV1.0系统支持的命令行：login：登录register：注册open：

3、打开文件read：读取文件数据到屏幕write：写文件，分为cover和append两种类型;cover是覆盖原数据，append是在不改变原始数据的基础上进行增加。close：关闭文件create：新增文件delete：删除文件exit：退出程序help：帮助四、 程序中使用的数据结构及符号说明/*-结构定义-*/ /*-用户-*/typedef struct userchar account15; /账户最长为10 char password15; /密码最长为10,多出来的是为了方便运算 user;/*-数据节点-*/typedef struct datanode /用于记录文件数据保存

4、在哪个数据块的哪个范围 int num; /数据块号 int begin; /数据开始位置 int end; /数据结束位置 datanode; /*-i节点-*/typedef struct inodeChar filename30;Int num;char code30; /保护码 int size;datanode fatMAX_DATANODE_NUM;int node _num;inode;typedef struct dirEntry /用链表来记录I节点 inode ind;struct dirEntry *next;dirEntry;/*-数据块-*/typedef struc

5、t block char contentMAX_BLOCK_SIZE; /数据块内容最大长度为 1025,预留最后一位用来存储0, int num; int offset; /记录当前数据的数量 block;五、 源程序及注释head.h头文件#include<string.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<stdbool.h>#define MAX_BLOCKS_NUM 256 /最大数据块数量是256，则数据块总大小是256KB #define MAX_BLOCK_SIZE 1025

6、/数据块数据容量,一个数据块的大小是1KB,最有1位用来存储'0',表示字符串结尾！ #define MAX_DATANODE_NUM 2 /每个文件最多占用的数据块的数量 #define MAX_INODE_NUM 512 /i节点的最大数目，亦即系统允许容纳文件的最大数量 #define MAX_CACHE_NUM 32 /允许缓存的最大数据块数量为32个数据块，缓存为32KB /*-结构定义-*/ /*-用户-*/typedef struct userchar account15; /账户最长为10 char password15; /密码最长为10,多出来的是为了方便运

7、算 user;/*-数据节点-*/typedef struct datanode /用于记录文件数据保存在哪个数据块的哪个范围 int num; /数据块号 int begin; /数据开始位置 int end; /数据结束位置 datanode; /*-i节点-*/typedef struct inodechar filename30;int num;char code30; /保护码 int size;datanode fatMAX_DATANODE_NUM;int node_num;inode;typedef struct dirEntry /用链表来记录I节点 inode ind;st

8、ruct dirEntry *next;dirEntry;/*-数据块-*/typedef struct block char contentMAX_BLOCK_SIZE; /数据块内容最大长度为 1024 int num;bool isRevised; /用于记录数据块是否进行数据修改 int offset; /记录当前数据的数量 block;/*-定义全局变量-*/int islogin = 0; /0 means the char blockspath30 = "userdata/blocksDISK.disk" / 所有数据(即虚拟磁盘)地址 char usersp

9、ath30 = "userdata/users.us"static user currUser; /当前用户 static dirEntry *DIR;static int curr_inode_num = 0; /当前i节点数量，亦即文件数量 static block *cache; int max_node = 0; /最大的inode编号 static int FBTMAX_BLOCKS_NUM;static char *dirpath;static char fbtpath30 = "userdata/FBT.disk"static dirEnt

10、ry* selectEntry; /当selectEntry=NULL时，证明没有打开文件 static dirEntry* currEntry;/命令行 static char cm_help10 = "help"static char cm_lg10 = "login"static char cm_rg10 = "register"static char cm_dir10 = "dir"static char cm_create10 = "create"static char cm_dele

11、te10 = "delete"static char cm_open10 = "open"static char cm_read10 = "read"static char cm_write10 = "write"static char cm_close10 = "close"static char cm_exit10 = "exit"static char cm_cancle10 = "cancle"/*-函数声明-*/void createStyle(

12、int,char);void createWrap(int);int createSystem(); int diskUpdate(block);void start();void getUser();int login();int regist();char lgOrRg(); void createBlocksDisk();FILE* createDir();void initDir(char *);int getAction();void initFBT(); /初始化数据空闲块记录表 int getCode();int getFreeBlock(bool);void saveDir()

13、;void saveBlock(block bk);void saveFBT();int createHelp(char *filename);dirEntry* delHelp(char *filename);void createDataDir();/响应指令的函数 int LgRg(); /登录或注册 void help();void dir();void create();void del();void open();void close();void read();void write();void coverHelp();void appendHelp();/Linux doesn

14、't support the function strcmpi, so I need to finish it by strcmpi(char *p1, char *p2)if(strlen(p1)!=strlen(p2)return -1;int i;for(i=0; i<strlen(p1); i+)if(p1i!=p2i)return -1;return 0;void createDataDir()char *datapath = "userdata"printf("No dataDir !nNow create it .

15、n");if(mkdir(datapath,0777)printf("Can not create DataDir .nPlease contact QQ878631510 for help.nCrtl+C to exit.n");while(1);printf("Succeed creating dataDir !n");void showInode(inode ind)printf("num: %dn",ind.num);printf("filename: %sn",ind.filename);pri

16、ntf("size: %dn",ind.size);/界面美化函数 void createStyle(int num, char style)while(num-)printf("%c", style);void createWrap(int n)while(n-)printf("n");/辅助函数char lgOrRg()while(1)char com10;printf("login or register: ");scanf("%s",com);if(!strcmpi(com,cm_lg)

17、return 'l'if(!strcmp(com, cm_rg)return 'r' void help()printf("欢迎您使用FMS文件系统模拟系统 V1.0");printf("以下是本系统支持的指令:n"); printf("exit : 退出n");printf("help : 帮助n");printf("dir : 查看目录中的所有文件n");printf("create : 新建文件n");printf("delet

18、e : 删除文件n");printf("open : 打开文件n");printf("read : 读文件（必须先打开文件）n");printf("write : 写文件（必须先打开文件）n");printf("close : 关闭文件n");void createBlocksDisk()/初始化磁盘块 FILE* fp = fopen(blockspath, "w");if(fp=NULL)printf("Can not create Disk !nCtrl+C to qu

19、itn");while(1);elseint i, j;for(i=0; i<MAX_BLOCKS_NUM; i+)for(j=0; j<MAX_BLOCK_SIZE; j+)fputc('$',fp);fclose(fp);FILE *p = fopen(fbtpath, "w");if(p=NULL)printf("FBT Created ERROR !n");while(1);elseint i;for(i = 0; i<MAX_BLOCKS_NUM; i+)FBTi = 0;fprintf(p,&quo

20、t; %d",0);fclose(p);dirEntry* isInDir(char *filename) int i;dirEntry *pt = DIR;while(pt!=NULL)if(!strcmpi(pt->ind.filename, filename)return pt;pt = pt->next;return NULL;dirEntry* delHelp(char* filename)dirEntry* res = DIR;if(res=NULL)printf("No files !n");return res;if(res->n

21、ext=NULL)if(!strcmpi(res->ind.filename,filename)DIR = NULL;currEntry=NULL;printf("删除成功!n");return res;elsereturn NULL;if(!strcmpi(res->ind.filename,filename)DIR = res->next;printf("删除成功!n");return res;while(res->next!=NULL)if(!strcmpi(res->next->ind.filename,fil

22、ename)dirEntry* r = res->next;res->next = r->next;printf("删除成功!n");return r;res = res->next;printf("删除失败!n");return NULL;void coverHelp()/释放原数据块，更新FBT int f;if(selectEntry->ind.size!=0) /要size>0 才会分配数据块 for(f=0; f<selectEntry->ind.node_num; f+)FBTselectEnt

23、ry->ind.fatf.num=0;char contentMAX_DATANODE_NUMMAX_BLOCK_SIZE;char tmp;inode ind;printf("End with '$'n");int i = 0;while(tmp=getchar()!='$')if(i=0&&tmp='n')continue;contenti/MAX_BLOCK_SIZEi+ = tmp; ind.size = i;/此时已经结束输入if(i>(MAX_BLOCK_SIZE-1)*MAX_DATA

24、NODE_NUM)printf("文件过大，无法存储，创建失败 !n");return;int k;for(k=0; k<=i/(MAX_BLOCK_SIZE-1);k+)block bk;int bkn;for(bkn=0; bkn<MAX_BLOCK_SIZE-1; bkn+)bk.contentbkn='$'bk.contentMAX_BLOCK_SIZE-1='0'/printf("bk.content: %sn", bk.content);char *tmp;int tp=0;int len=0;if

25、(k=0)if(i<MAX_BLOCK_SIZE-1)len = i;if(k=1)len=i%(MAX_BLOCK_SIZE-1)+1;for(tp=0; tp<len; tp+)bk.contenttp = contentktp;bk.isRevised = true;if(k=0)bk.num = getFreeBlock(false);elsebk.num = getFreeBlock(true);if(bk.num=-1)printf("数据块已用完,内存不足!n");return;saveBlock(bk);ind.fatk.num = bk.num

26、;ind.fatk.begin = 0;ind.fatk.end = len;ind.node_num = k;strcpy(ind.code, selectEntry->ind.code);strcpy(ind.filename, selectEntry->ind.filename);ind.num = selectEntry->ind.node_num;selectEntry->ind = ind;saveDir();saveFBT();printf("文件已保存 !n");void appendHelp()char tmpMAX_BLOCK_S

27、IZE*2;char ch;printf("End with '$':n");int i = 0;while(ch=getchar()!='$')if(i=0&&ch='n')continue;tmpi+ = ch; tmpi='0'/此时已经完成输入if(i+selectEntry->ind.size)>(MAX_BLOCK_SIZE-1)*MAX_DATANODE_NUM)printf("文件过大，无法存储，创建失败 !n");return; elseif(s

28、electEntry->ind.size>MAX_BLOCK_SIZE-1) /已经占用了两个block int offset = selectEntry->ind.size - MAX_BLOCK_SIZE + 1;FILE* bfp = fopen(blockspath,"r+");if(bfp=NULL)printf("DISK ERROR !nFrom appendFile .n");return;elsefseek(bfp,(selectEntry->ind.fat1.num*(MAX_BLOCK_SIZE-1)+off

29、set),SEEK_SET);fwrite(tmp,sizeof(char),i,bfp);fclose(bfp);selectEntry->ind.size = selectEntry->ind.size + i;selectEntry->ind.fat1.end = selectEntry->ind.fat1.end + i;saveDir();printf("文件保存成功 !n");else /只占用了一个block if(i<(MAX_BLOCK_SIZE-1-selectEntry->ind.size) /不会占用新的block

30、 FILE* bfp = fopen(blockspath,"r+");if(bfp=NULL)printf("DISK ERROR !nFrom appendFile .n");return;else/ if(selectEntry->ind.size=0)/ / fseek(bfp,0,SEEK_SET);/ selectEntry->ind.fat0 = 0;/ / else/ / fseek(bfp,(selectEntry->ind.fat0.num*(MAX_BLOCK_SIZE-1)+selectEntry->ind

31、.size),SEEK_SET);/ /printf("ftell = %l",ftell(bfp);fseek(bfp,(selectEntry->ind.fat0.num*(MAX_BLOCK_SIZE-1)+selectEntry->ind.size),SEEK_SET);fwrite(tmp,sizeof(char),i,bfp);fclose(bfp);selectEntry->ind.size = selectEntry->ind.size + i;selectEntry->ind.fat0.end = selectEntry-&g

32、t;ind.fat0.end + i;saveDir();printf("文件保存成功 !n");else /要占用新的block int bkNum = getFreeBlock(true);if(bkNum=-1)printf("数据块已用完,内存不足!n");return;char *p1 = (char*)malloc(MAX_BLOCK_SIZE-1-selectEntry->ind.size)*sizeof(char);char *p2 = (char*)malloc(i-(MAX_BLOCK_SIZE-1-selectEntry-&g

33、t;ind.size)*sizeof(char);int pi;int pn1=0,pn2=0;for(pi=0; pi<i; pi+)if(pi<MAX_BLOCK_SIZE-1-selectEntry->ind.size)p1pn1+ = tmppi;elsep2pn2+ = tmppi;p1pn1 = '0'p2pn2 = '0'/存储FILE *bfp = fopen(blockspath, "r+");if(bfp=NULL)printf("DISK ERROR !nFrom appendFile .n&

34、quot;);return;elsefseek(bfp,(MAX_BLOCK_SIZE-1)*selectEntry->ind.fat0.num+selectEntry->ind.fat0.end),SEEK_SET);fwrite(p1,sizeof(char),pn1,bfp);printf("line near 481n");fseek(bfp,(MAX_BLOCK_SIZE-1)*bkNum),SEEK_SET);fwrite(p2,sizeof(char),pn2,bfp);fclose(bfp);FBTbkNum=1;selectEntry->

35、ind.node_num = 2;selectEntry->ind.size = selectEntry->ind.size + i;selectEntry->ind.fat0.end = MAX_BLOCK_SIZE-2;selectEntry->ind.fat1.num = bkNum;selectEntry->ind.fat1.begin = 0;selectEntry->ind.fat1.end = pn2; saveFBT();saveDir();printf("文件保存成功 !n");/核心函数void create()int

36、 bkNum = getFreeBlock(false);if(bkNum=-1)printf("数据块已用完,内存不足!n");return;char tmp;dirEntry *pt = (dirEntry*)malloc(sizeof(dirEntry);pt->next=NULL;while(1)printf("filename: ");scanf("%s",pt->ind.filename);if(isInDir(pt->ind.filename)!=NULL)printf("文件名已存在 !n请

37、重新输入:n");elsebreak;while(1)printf("Do you want to write the file ?y/n: ");scanf(" %c",&tmp);if(tmp='y')|(tmp='Y')|(tmp='n')|(tmp='N')break;pt->ind.num = curr_inode_num+;/文件保护码不是很懂，因此默认为"rrrwwwxxx"char code10 = "rrrwwwxxx&

38、quot;strcpy(pt->ind.code, code);pt->ind.size = 0;pt->ind.node_num = 0;/初始化，跟存储要相符合 bool isNoBk = false;if(tmp='y'|tmp='Y')char contentMAX_DATANODE_NUMMAX_BLOCK_SIZE;char tmp;printf("End with '$'n");int i = 0;while(tmp=getchar()!='$')if(i=0&&

39、tmp='n')continue;contenti/MAX_BLOCK_SIZEi+ = tmp; pt->ind.size = i;/此时已经结束输入if(i>(MAX_BLOCK_SIZE-1)*MAX_DATANODE_NUM)printf("文件过大，无法存储，创建失败 !n");return;int k;for(k=0; k<=i/(MAX_BLOCK_SIZE-1);k+)block bk;int bkn;for(bkn=0; bkn<MAX_BLOCK_SIZE-1; bkn+)bk.contentbkn='$&

40、#39;bk.contentMAX_BLOCK_SIZE-1='0'/printf("bk.content: %sn", bk.content);char *tmp;int tp=0;int len=0;if(k=0)if(i<MAX_BLOCK_SIZE-1)len = i;if(k=1)len=i%(MAX_BLOCK_SIZE-1)+1;for(tp=0; tp<len; tp+)bk.contenttp = contentktp;bk.isRevised = true;if(k=0)bk.num = bkNum;elsebk.num =

41、getFreeBlock(true);if(bk.num=-1)printf("数据块已用完,内存不足!n");return;saveBlock(bk);pt->ind.fatk.num = bk.num;pt->ind.fatk.begin = 0;pt->ind.fatk.end = len;pt->ind.node_num = k;if(currEntry=NULL)DIR = pt;elsecurrEntry->next = pt;currEntry = pt;saveDir();saveFBT();printf("Succe

42、ed create file %s !",pt->ind.filename);void del()char tmp30;printf("请输入要删除的文件名: ");scanf("%s",tmp);if(isInDir(tmp)=NULL)printf("不存在这个文件。n");return;elsedirEntry *dle = delHelp(tmp);if(dle!=NULL)int i;for(i=0; i<dle->ind.node_num;i+)FBTdle->ind.fati.num=0

43、;saveDir();saveFBT();void open()char file50;printf("请输入文件名: ");scanf("%s",file);selectEntry = isInDir(file);if(selectEntry=NULL)printf("没有这个文件 !n");elseprintf("文件%s已打开,输入close关闭.n",file);int c = 0;while(1)if(c=1)break;switch(getCode()case 5:read();break;case 6

44、:write();break;case 7:close();c=1;break;default:printf("无效的指令n");void read()FILE* bfp = fopen(blockspath,"r");if(bfp=NULL)printf("不存在磁盘文件 !n");while(1);else /打开磁盘文件 int i;char tmp = ' 'printf("文件%s中的内容如下:n",selectEntry->ind.filename);if(selectEntry-

45、>ind.size=0)printf("内容为空。n"); elsefor(i=0; i<selectEntry->ind.node_num; i+)fseek(bfp,(selectEntry->ind.fati.num*(MAX_BLOCK_SIZE-1),SEEK_SET); /这个offset很重要 int j;for(j=selectEntry->ind.fati.begin;j<selectEntry->ind.fati.end;j+)tmp = fgetc(bfp);printf("%c",tmp)

46、;printf("n"); fclose(bfp);void close()selectEntry=NULL;printf("文件已关闭 !n");void write()char sel10;char cm_cover10 = "cover"char cm_append10 = "append"while(1)printf("请输入指令:nappend:在原文件基础上新增数据.ncover:覆盖原数据ncancle:取消n");printf("Command: ");sca

47、nf("%s",sel);if(!strcmpi(sel,cm_cancle)printf("取消 !n");break;if(!strcmpi(sel,cm_cover)coverHelp();break;if(!strcmpi(sel,cm_append)if(selectEntry->ind.size=0)coverHelp();elseappendHelp();break;printf("指令无效n");void initFBT()FILE* fp;fp = fopen(fbtpath, "r");i

48、f(fp=NULL)printf("Can not open FBT files.n");while(1);elseint i=0;while(!feof(fp)fscanf(fp,"%d",&FBTi+);if(i=MAX_BLOCK_SIZE-1)break;int getCode()char cmd10;printf("Command: ");scanf("%s",cmd);if(!strcmpi(cmd, cm_exit)return -1;if(!strcmpi(cmd, cm_help)return 0;if(!strcmpi(cmd, cm_dir)return 1;if(!strcmpi(cmd, cm_create)return 2;if(!strcmpi(cmd, cm_delete)return 3;if(!strcmpi(cmd, cm_open)return 4;if(!strcmpi(cmd, cm_read)r