文件系统课程设计报告

设计时间： 2011-1-5至2011-1-7

专业年级：08计科4班：

一.设计目的：

通过操作系统其中一个子系统的设计和实现，掌握Linux文件系统的基本原理、结构和实现方法，掌握Linux文件系统中文件的建立、打开、读/写、执行、属性等系统调用的使用，学会设计简单的文件系统并实现一组操作，以及学习文件系统的系统调用命令，提高对文件系统实现功能的理解和掌握。同时，掌握操作系统设计的方法与技巧，增强系统软件设计的实际工作能力。

二.设计容：

为LINUX 设计一个简单的二级文件系统。本文件系统采用类似DOS系统的文件管理方式，每次调用该文件系统时，首先申请一定的存空间，然后对该存空间进行分配。将申请到的空间划分为目录区，文件区；采用位示图进行空间管理，盘块的分配使用显示（FAT 表）的方式。每次调用该文件系统时自动为其分配空间，并将上次操作的结果从硬盘上调入存；当结束调用时则将操作的结果重新存入硬盘，以便下次调用。（每次使用都会自动搜索文件系统，以此确定是否是第一次使用；若是则格式化生成文件系统，否则读取已存在的文件系统。）

三．设计过程

1、实现功能

该系统具备下列功能：

login 用户登录logout 注销

mkdir/md 创建目录rmdir/rd 删除目录

cd/cd .. 修改目录creat 创建文件

open 打开文件dir 显示当前目录和文件

write 读文件 delete 删除文件

close 关闭文件

2、添加功能

（1）制作了一个“操作命令符”列表框，说明接下来如何操作，这样有利于更好地阅读、操作和运行程序，使不懂得程序代码的人也可以运行该程序，更好地理解该程序实现的功能。

（2）在命令解释层函数cmdexp()里加了一些选择和操作功能，增加程序实现的功能，如原来程序只有显示当前目录和文件、创建目录和修改目录的功能，把它拓展到系统所要求的全部功能，并在原有的程序的基础上进行相应的修改，使程序更加完善。

3、设计思路

（1）要将文件存储在磁盘上，必须为之分配相应的存储空间，并对文件存储空间进行管

必须互斥地访问它，故在进入ialloc后，要先检查它是否已上锁，若是则睡眠等待；

检查i结点栈空否。若i结点栈中已无空闲结点编号，则应从盘中再调入一批i结点号进栈。若盘中已无空闲i结点，则出错处理，返回；从空闲i结点编号栈中分配一i结点，并对它初始化、填写有关文件的属性；分配存i结点；将磁盘i结点总数-1，置超级块修改标志，返回。

回收过程ifree：当删除文件时，应回收其所占用的盘块及相应的磁盘i结点。具体有：检查超级块上锁否。若是，直接返回，即不把本次回收的i结点号记入空闲i结点编号栈中；检查i结点编号栈满否。若已满，无法再装入新回收的i结点号，立即返回，若未满，便将回收的i结点编号进栈，并使当前空闲结点数+1；置超级块修改标志，返回。

⑤存索引结点的分配与回收

分配过程iget：虽然iget用在打开文件时为之分配i结点，但由于允许文件被共享，因此，如果一文件已被其他用户打开并有了存i结点，则此时只需将i结点中的引用计数+1。如果文件尚未被任何用户（进程）打开，则由iget过程为该文件分配一存i结点，并调用bread过程将其磁盘i结点的容拷贝到存i结点中并进行初始化。

回收过程iput：进程要关闭某文件时，须调用iput过程，先对该文件存i结点中的引用计数-1。若结果为0，便回收该存i结点，再对该文件的磁盘i结点中的连接计数减1，若其结果也为0，便删除此文件，并回收分配给该文件的盘块和磁盘i结点。

（3）主要文件操作的处理过程

①打开文件open：检索目录，核调用namei从根目录或从当前目录，沿目录树查找指定的索引结点。若未找到或该文件不允许存取，则出错处理返回NULL，否则转入下一步；分配存索引结点，如果该文件已被其它用户打开，只需对上一步中所找到的i结点引用计数+1，否则应为被打开文件分配一存i结点，并调用磁盘读过程将磁盘i结点的容拷贝到存i结点中，并设置i.count=1；分配文件表项，为已打开的文件分配一文件表项，使表项中的f.inode 指向存索引结点；分配用户文件描述表项。

②创建文件creat：核心调用namei，从根目录或当前目录开始，逐级向下查找指定的索引结点。此时有以下二种情况：重写文件，namei找到了指定i结点，调用free释放原有文件的磁盘块。此时核忽略用户指定的许可权方式和所有者，而保持原有文件的存取权限方式和文件主。最后打开。新建，namei未找到。调用ialloc，为新创建的文件分配一磁盘索引结点，并将新文件名及所分配到的i结点编号，写入其父目录中，建立一新目录项。利用与open相同的方式，把新文件打开。

③关闭文件close：根据用户文件描述符fd，从相应的用户文件描述符表项中，获得指向文件表项的指针fp，再对该文件表项中的f.count-1。

4、算法和流程图

（1）部分主要的算法：

①主函数：

#include

#include "filsys.h"

struct hinode hinode[NHINO]; /* 查找存i节点的hash表 */

struct filsys filsys; /* 超级块数据结构 */

struct inode * cur_path_inode; /* 文件系统(存i节点)数据结构 */

struct user user[USERNUM]; /* 用户打开表数据结构 */

struct file sys_ofile[SYSOPENFILE]; /* 系统打开表数据结构 */

struct direct cur_direct[NOFILE]; /* 目录数据结构路径 */