谢偲灏3112006110操作系统课程设计

课程设计课程名称____计算机操作系统_ 题目名称_多用户多级目录文件系统实现_ 学生学院___计算机学院______ 专业班级___计科8班_______ 学号____3112006110_____学生姓名____谢偲灏_________ 指导教师_____李敏_________2015 年1月13日广东工业大学课程设计任务书目录一、课程设计的目的 (1)二、实验内容与要求 (1)三、设计步骤分析 (1)（1）实现原理 (1)（2）实现原理图 (2)（3）程序执行过程 (2)（4）实现用到的数据结构 (3)四．部分源代码 (5)（1）bool InitFileSys(); //寻找第一个空白的文件块ID (5)（2）char * FindBlankFileBlock(unsigned fileblockid) //寻找第一个文件块地址 (7)（3）void UpdateBitMap(unsigned fileblockid) //计复所在位示图的位置 (7)（4）bool InitFileSys() //初始化模拟文件系统 (8)（5）void FindCommKey(char *command, char *key, char *path) //命令分解 (9)（6）void Shell() //命令解释模块 (10)五．执行结果和结果分析 (11)（1）初始化界面并登陆系统 (11)（2）创建一个文件 (11)（3）删除文件 (12)（4）打开文件 (12)（5）关闭文件 (12)（6）写文件 (12)（7）读文件 (12)（8）创建目录 (12)（9）查看目录 (12)（10）改变当前目录 (12)（11）退出系统 (12)六．心得体会 (12)（1） (12)（2） (13)（3） (13)（4） (13)（5）....................................................................................................... 错误！未定义书签。

一、课程设计的目的1、在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个多用户多目录的文件系统。

2、文件物理结构可采用显式链接或其他方法。

3、磁盘空闲空间的管理可选择位示图或其他方法。

如果采用位示图来管理文件存储空间，并采用显式链接分配方式，则可以将位示图合并到FAT中。

4、文件目录结构采用多用户多级目录结构，每个目录项包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。

5、设计一个较实用的用户界面，方便用户使用。

要求提供以下相关文件操作：（1）具有login (用户登录)；（2）系统初始化（建文件卷、提供登录模块）；（3）文件的创建： create；（4）文件的打开：open；（5）文件的读：read；（6）文件的写：write；（7）文件关闭：close；（8）删除文件：delete ；（9）创建目录（建立子目录）：mkdir；（10）改变当前目录：cd；（11）列出文件目录：dir；（12）退出：logout。

6、系统必须可实际演示，选用程序设计语言：C＋＋、C等。

二、实验内容与要求1．设计多用户文件系统，采用多级文件目录。

2．至少要有十个以上的实用命令，应设置文件保护措施。

3．设计一个较实用的用户界面，方便用户使用，界面要为用户提供足够的选择信息，不需用户打入冗长的命令。

三、设计步骤分析（1）实现原理本程序是一个文件系统模拟程序，模拟文件管理的工作过程。

本程序设计一个最多有10个用户的文件系统，实现文件系统的模拟管理过程，可以 进行创建用户、创建文件、删除文件、创建文件夹、删除文件夹、读文件、写文件、执行文件、打开文件、关闭文件、显示目录等操作。

（2）实现原理图（3）程序执行过程（4）实现用到的数据结构typedef enum//文件元素可供操作性权限{pub, //任何人可做任何操作protect, //非创建者或管理员，只可以察看pri //非创建者或管理员，不可以做任何操作} FileAccess;//文件元素类型typedef enum{file, //文件dir //文件夹} FileType;//用户类型typedef enum{administrator, //管理者，拥用所有权限guest //一般用户} UserType;//文件状态typedef enum{closed,opened,reading,writing} FileStatus;//一个文件索引结构typedef struct{unsigned Index; //文件元素索引编号char FileName[NAME_LEN]; //文件元素名char ParentName[NAME_LEN]; //父节点名unsigned FileBlockId; //文件元素所在物理块编号unsigned FileLevel; //文件元素所在层次，层＋文件元素名为一个文件元素的逻辑位置unsigned effect; //是否有效，0-无效，1-有效} FileIndexElement;//文件索引结构或目录表项typedef struct{FileIndexElement *FIStart; //文件系统中的文件索引起始位置unsigned FILen; //文件索引的最大长度unsigned FICount; //文件索引数量} FileIndex;//文件块的结构typedef struct fb{unsigned FileBlockId; //文件块编号unsigned BLOCK_SIZE; //文件块的容量char *FileBlockAddr; //文件块地址struct fb *next; //下一个文件块的地址} FileBlock;//文件系统的位示图结构typedef struct{unsigned BITMAP_LEN; //文件位示图长度char *BMStart; //位示图的起始指针} BitMap;//文件系统结构typedef struct{char *FSStart; //文件系统的起始地址unsigned SuperBlockSize; //文件系统的容量BitMap bm; //文件系统中的位示图unsigned BLOCK_COUNT; //文件系统中文件块的数量FileBlock *head; //文件系统中文件块首地址FileIndex FI; //文件系统中的文件索引} SuperBlock;typedef struct{char *UserName; //用户名称UserType ut; //用户类型} User;//文件系统中的元素结构，包括文件和文件夹typedef struct fse{struct fse *parent; //指向自己的父亲节点unsigned FileLevel; //文件元素所在层次，层＋文件元素名为一个文件元素的逻辑位置char FileName[NAME_LEN]; //文件元素名unsigned FileBlockId; //文件元素所在物理块编号unsigned FileElemLen; //文件元素的长度FileType Type; //文件元素类型FileAccess Access; //文件元素可供操作的权限User Creator; //文件创建者char CreateTime[18]; //创建时间，日期格式：MM/DD/YY HH:MI:SSchar LastModTime[18]; //最后一次修改时间char *FileData; //一个文件的数据开始地址，文件夹时该值为NULLFileStatus fileStu; //如果是一个文件表示文件当前的状态} FSElement;//系统当前状态typedef struct{User CurrentUser; //当前用户unsigned FileLevel; //用户所在文件系统层FSElement *CurrParent; //当前层的父节点char *CurrentPath; //当前路径} CurrentStatus;四．部分源代码（1）bool InitFileSys(); //寻找第一个空白的文件块IDunsigned FindBlankFileBlockId(){unsigned char c;for (unsigned i = 0; i < FS.bm.BITMAP_LEN / 8; i++){c = FS.bm.BMStart[i] | 0x7F;if (c == 0x7F){return i * 8; //一个字节左边第一位为0，表示该区域未使用}c = FS.bm.BMStart[i] | 0xBF;if (c == 0xBF){return i * 8 + 1;}c = FS.bm.BMStart[i] | 0xDF;if (c == 0xDF){return i * 8 + 2;}c = FS.bm.BMStart[i] | 0xEF;if (c == 0xEF){return i * 8 + 3;}c = FS.bm.BMStart[i] | 0xF7;if (c == 0xF7){return i * 8 + 4;}c = FS.bm.BMStart[i] | 0xFB;if (c == 0xFB){return i * 8 + 5;}c = FS.bm.BMStart[i] | 0xFD;if (c == 0xFD){return i * 8 + 6;}c = FS.bm.BMStart[i] | 0xFE;if (c == 0xFE){return i * 8 + 7;}}return BLOCK_COUNT + 1;}（2）char * FindBlankFileBlock(unsigned fileblockid) //寻找第一个文件块地址{FileBlock *fblock = FS.head;while (fblock->next != NULL){if (fblock->FileBlockId == fileblockid){return fblock->FileBlockAddr;}else{fblock = fblock->next;}}return NULL;}（3）void UpdateBitMap(unsigned fileblockid) //计复所在位示图的位置{int dirInBitmap = ((int)(fileblockid / 8));int dirInChar = fileblockid % 8;char *c = &(FS.bm.BMStart[dirInBitmap]);char xor;switch (dirInChar){case 0:xor = 0x80;break;case 1:xor = 0x40;break;case 2:xor = 0x20;break;case 3:xor = 0x10;break;case 4:xor = 0x08;break;case 5:xor = 0x04;break;case 6:xor = 0x02;break;case 7:xor = 0x01;break;}*c = *c ^ xor;}（4）bool InitFileSys() //初始化模拟文件系统{if ((FS.FSStart = (char *)malloc(FILE_SYS_SIZE)) == NULL){return false;}FS.SuperBlockSize = FILE_SYS_SIZE;FS.bm.BITMAP_LEN = BITMAP_LEN;FS.bm.BMStart = FS.FSStart;//设置位示图为未使用memset(FS.bm.BMStart, '\0', FS.bm.BITMAP_LEN);//初始化文件系统索引FS.FI.FIStart = (FileIndexElement *)(FS.FSStart + BITMAP_LEN);//因为是模拟系统，暂定一个文件或文件夹最多占用一个文件块，一个文件块只放一个文件元素FS.FI.FILen = sizeof(FileIndexElement) * BLOCK_COUNT + sizeof(unsigned) * 2;FS.FI.FICount = 0;memset(FS.FI.FIStart, '\0', FS.FI.FILen);//初始化文件块FS.BLOCK_COUNT = BLOCK_COUNT;FS.head = CreateFileBlockList((FS.FSStart + FILE_SYS_SIZE - BLOCK_SIZE *BLOCK_COUNT),BLOCK_SIZE, FS.BLOCK_COUNT);//区域的后BLOCK_SIZE * BLOCK_COUNT个单元用来存储数据if (FS.head == NULL){return false;}//初始化系统当前状态erName = (char *)calloc(10,sizeof(char));strcpy(erName, "man");CS.CurrentUser.ut = administrator;CS.CurrParent = NULL;CS.FileLevel = 0;CS.CurrentPath = (char *)calloc(1000, sizeof(char));//创建一个根目录base = CreateFileElement(pub, "root", dir, NULL, NULL);if (base == NULL){return false;}else{return true;}}（5）void FindCommKey(char *command, char *key, char *path) //命令分解{for (unsigned i = 0; i < strlen(command); i++){if (command[i] == ' '){i++;if (i < strlen(command)){strcpy(path, command + i);}break;}if (i <= 9){key[i] = command[i];}else{for (unsigned j = i; j < strlen(command); j++){if (command[j] != ' '){strcpy(path, command + j);break;}}break;}}strlwr(key);strlwr(path);}（6）void Shell() //命令解释模块{char command[COMMAND_LEN];gets(command);char key[10];char path[COMMAND_LEN - 10];while (true){memset(key, '\0', 10);memset(path, '\0', COMMAND_LEN - 10);FindCommKey(command, key, path);unsigned i;for (i = 0; i < PRO_SET_COMM_COU; i++){if (strcmp(key, PRO_SET_COMM[i]) == 0){break;}}switch (i){case 0:Create(path);break;case 1:Open(path);break;case 2:Read(path);break;case 3:Write(path);break;case 4:Close(path);break;case 5:Delete(path);break;case 6:Mkdir(path);break;case 7:Cd(path);break;case 8:Dir(path);break;case 9://Logoutbreak;default:printf("\n命令错误。