文件系统的构建实验报告

文件系统的构建实验报告实验名称：文件系统的构建实验目的：掌握磁盘的工作原理和操作系统进行文件管理的原理实验原理：硬盘的MBR：MBR（MainBootRecord）,按其字面上的理解即为主引导记录区，位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区。在总共512字节的主引导扇区中，MBR只占用了其中的446个字节（偏移0000--偏移01BD），另外的64个字节（偏移01BE--偏移01FD）交给了DPT(DiskPartitionTable硬盘分区表),最后两个字节"55，AA"（偏移01FE-偏移01FF）是分区的结束标志。这个整体构成了硬盘的主引导扇区。硬盘依据分区表中的信息把硬盘划分为最多四个分区（对于扩展分区，可进一步划分为多个逻辑分区）。U盘采用类似的方法划分分区。每个分区或软盘上可建立独立的文件系统。下图是FAT文件系统空间分布结构。引导扇区引导扇区FAT1FAT2根目录区文件数据区实验内容：在掌握磁盘的工作原理和操作系统进行文件管理原理的基础上，自行设计实现在磁盘上建立文件系统的软件，该软件应该具有与Format类似的功能，至少支持一种文件系统格式，如FAT、NTFS或EXT2，至少能够对一种媒体进行格式化，如软盘，U盘或硬盘（不得在实验室的机器上进行硬盘格式化的实验）等。不能直接调用操作系统提供的格式化工具或类似SHFormatDrive（）的高层系统函数实现该软件。在Windows环境可使用biosdisk()函数完成底层盘操作，在Linux环境上可参考format的源代码。比较自己设计实现的软件.与FORMAT，分析存在什么异同。背景知识介绍一个分区或磁盘能作为文件系统使用前，需要初始化，并将记录数据结构写到磁盘上。这个过程就叫建立文件系统。大部分linux文件系统种类具有类似的通用结构。其中心概念是超级块superblock,i节点inode,数据块datablock,目录块directoryblock,和间接块indirectionblock。超级块包括文件系统的总体信息。i节点包括除了名字外的一个文件的所有信息，名字与i节点数目一起存在目录中，目录条目包括文件名和文件的i节点数目。i节点包括几个数据块的数目，用于存储文件的数据。i节点中只有少量数据块数的空间，如果需要更多，会动态分配指向数据块的指针空间。这些动态分配的块是间接块；为了找到数据块，这名字指出它必须先找到间接块的号码。Linux文件系统通常允许在文件中产生孔(hole),意思是文件系统假装文件中有一个特殊的位置只有0字节，但没有为这文件的这个位置保留实际的磁盘空间。这对小的二进制文件经常发生，Linux共享库、一些数据库和其他一些特殊情况。设计方案1、用一个文件（3）模拟一个物理硬盘,通过对该文件格式化操作，模拟linux文件系统中的文件操作。2、将文件划分为四个分区预计的实验结果文件会被格式化，原先文件里的内容都会删除，创建新的文件系统。关键代码的分析1、i节点结构structinode{ structinode*i_forw; structinode*i_back; chari_flag; unsignedinti_ino;//磁盘i节点标号 unsignedinti_count;//引用计数 unsignedshortdi_number;//关联文件数 unsignedshortdi_mode;//存取权限 unsignedshortdi_uid;//磁盘i节点用户id unsignedshortdi_gid;//磁盘i节点住id unsignedintdi_size;//大小 unsignedintdi_addr[NADDR];//物理块号};2、目录项结构structdirect{ chard_name[DIRSIZ];//目录名 unsignedintd_ino;//目录号};3、超级块structfilsys{ unsignedshorts_isize;//i节点块块数 unsignedlongs_fsize;//数据块块数 unsignedints_nfree;//空闲块块数 unsignedshorts_pfree;//空闲块指针 unsignedints_free[NICFREE];//空闲块堆栈 unsignedints_ninode;//空闲i节点数 unsignedshorts_pinode;//空闲i节点指针 unsignedints_inode[NICINOD];//空闲i节点数组 unsignedints_rinode;//超级块修改标志 chars_fmod;};4、函数说明ifree：释放i节点区函数bfree：磁盘块释放函数iget：i节点内容获取函数iput：i节点内容释放函数format：格式化函数调试记录实际的实验结果fzu@fzu-desktop:~/OS$gcc-w-oformatformat.cfzu@fzu-desktop:~/OS$./format请输入文件的位置/home/fzu/OS/3formatsuccussfzu@fzu-desktop:~/OS$fzu@fzu-desktop:~/OS$vim3