二级文件管理课程设计

操作系统二级文件管理课程设计课程设计名称：二级文件管理系统专业班级：学生姓名：学号指导老师：一、设计目的二、设计内容为linux系统设计一个简单的二级文件系统。

要求做到以下几点：（1）可以实现下列几条命令（至少4条）；login 用户登陆dir 列文件目录create 创建文件delete 删除文件open 打开文件close 关闭文件read 读文件write 写文件rename 重命名（2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度；（3）源文件可以进行读写保护。

三、程序设计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：用户登录、创建目录、删除目录、创建文件、删除文件、读文件、写文件、重命名、退出。

四、源代码1、FileSystem.h#define DIR_LENGTH 1024 //路径最长可达100字节#define MAX_WRITE 1024*128 //写入文字可达128k字节#define MEM_D_SIZE 1024*1024 //1M磁盘空间#define DISKSIZE 1024 //磁盘块的大小 1K#define MSD 5 //最大子目录数 5#define DISK_NUM MEM_D_SIZE/DISKSIZE //磁盘块数目 1024=1M/1K#define FATSIZE DISK_NUM*sizeof(struct FatItem) //FAT表大小1024*8=8K#define MOFN 5 //最大文件打开数 5#define ROOT_DISK_NO FATSIZE/DISKSIZE+1 //根目录起始盘块号 9#define ROOT_DISK_SIZE sizeof(struct Direct) //根目录大小 196#define LOGIN 15#define NAME_LONG 1#define NOT_EXSIT -1#define OPEN_FULL -3#define ALREADY -4#define NOT_R_W -4#define DISK_FULL -5#define NOT_EXIT -1struct FatItem // size 8{ int item; //存放文件下一个磁盘的指针char em_disk; //磁盘块是否空闲标志位, 0 空闲};struct Direct{ struct FCB{ char name[8]; //文件/目录名 8位char property; //属性 1位目录 0位普通文件int size; //文件/目录字节数、盘块数)int firstDisk; //文件/目录起始盘块号int next; //子目录起始盘块号int sign; //1是根目录 0不是根目录}directItem[MSD+2]; //最大子目录 5};struct OpenTable{ struct OpenTableItem{ char name[9]; //文件名int firstdisk; //起始盘块号int size; //文件的大小char open_flag; //文件打开标志：'1'：打开。

'0'：未打开}openitem[MOFN]; //最大文件打开数 5int cur_size; //当前打文件的数目};struct FatItem *fat; //FAT表struct Direct *root; //根目录struct Direct *cur_dir; //当前目录struct OpenTable user_openTable; //文件打开表int fd=-1; //文件打开表的序号char *bufferdir; //记录当前路径的名称char *fdisk; //虚拟磁盘起始地址int cur_user;int find_N = 0;void init();void format();void enter();void assign();int create(char *name);int open(char *name);int close(char *name);int rename();int write(int fd,char *buf,int len,char *name);int read(int fd,char *buf,char *name);int del(char *name);void dir();int login();void helpMenu();void currentPath();#include<stdlib.h>#include"conio.h"#include "FileSystem.h"#include<string.h>int statue=0;char user[20]="li";char password[20]="123";int main(){ FILE *fp;char ch;char cmd[13];char name[10];int i,flag;char *contect;helpMenu();while((flag=login())!=LOGIN){ printf("密码不正确!\n");printf("请输入正确的用户名和密码!\n");}contect = (char *)malloc(MAX_WRITE*sizeof(char));if((fp=fopen("disk.bat","rb"))==NULL) //创建一个文件{printf(" Will you initialize the disk? (y or n)");scanf("%s",&ch);if(ch=='y'){ init();printf(" Initialize Succeed! \n");}else{return 0;}}enter();//分析命令while(1){ printf("%s/>",bufferdir);scanf("%s",cmd);if(strcmp(cmd,"help") == 0 || strcmp(cmd,"?") == 0){ helpMenu();}else if(strcmp(cmd,"model") == 0){ printf("需要修改密码么(y/n)");scanf("%s",&ch);if (ch=='y'){ printf("请输入密码\b");scanf("%s",&password);printf("修改成功");}else{printf("退出修改密码\n"); }}else if(strcmp(cmd,"login") == 0){ while (login()!=LOGIN){ printf("请输入正确的用户名或密码\n");}{ free(contect);exit(1);return 0;}else if(strcmp(cmd,"create") == 0){ scanf("%s",name);flag = create(name);//关于创建文件共实现四个判断if(flag==NAME_LONG){//文件名太长printf("Error: \n 文件的名称太长 !\n");}else if(flag==DIR_FULL){//目录下文件数超printf("Error: \n 该目录下的文件和目录数已满 !\n");} else if(flag==ALREADY){//重名printf("Error: \n 该目录下已存在该文件 !\n");}else if(flag==DISK_FULL){//磁盘空间满printf("Error: \n 磁盘空间已满!\n");}else{ printf(" 成功创建文件! \n"); }}else if(strcmp(cmd,"open") ==0){ statue=1;scanf("%s",name);fd = open(name);if(fd == NOT_EXSIT){ printf("Error: \n 所要打开的文件不存在! \n");}else{printf("打开成功！ \n");}}else if(strcmp(cmd,"write") == 0){ statue=2;scanf("%s",name);if(fd == NOT_OPEN){printf("Error:\n 该文件没有打开，请打开后再写入 \n");}else{printf("请输入文件的内容: ");scanf("%s",contect); //connect为一个长度为128字节的变量值flag=write(fd,contect,strlen(contect),name);if(flag == 0) //每个盘块可写入最多128字节{printf("已成功写入！ \n");}else{printf("Error:\n 硬盘空间不足，无法写入！}}else if(strcmp(cmd,"read") == 0){statue=3;scanf("%s",name);fd = open(name);if(fd == NOT_EXSIT){printf("Error:\n 不存在该文件，不能读！ \n");}else if (fd == NOT_OPEN){printf(" 该文件已经打开！ \n");}else{flag = read(fd,contect,name);if(flag == 0){for(i=0;i<user_openTable.openitem[fd].size;i++){printf("%c",contect[i]);}printf("\t\n");// if(gets(a)==NULL);}}}else if(strcmp(cmd,"delete") == 0){scanf("%s",name);flag = del(name);if(flag == NOT_EXIT){printf("Error:\n 该文件没有退出，不能删除！ \n");}else if(flag == -NOT_OPEN){printf("Error:\n 该文件是打开的，请先关闭它，然后再删除！ \n");}else{printf("已成功删除文件！ \n");}}else if(strcmp(cmd,"dir") ==0)}else if(strcmp(cmd,"format") == 0){format();puts("format success!");}else if(strcmp(cmd,"close") == 0){statue=0;int i;for(i=0;i<MOFN;i++){if(!strcmp(user_openTable.openitem[i].name, name))break;}if(i>=MOFN)printf("Error:\n 该文件没有打开，无需关闭!\n");else{//清空该文件的用户打开表项strcpy(user_openTable.openitem[i].name,"");user_openTable.openitem[i].firstdisk = -1;user_openTable.openitem[i].size = 0;user_openTable.openitem[i].open_flag = '0';user_openTable.cur_size--;printf("%s","close success!\n");continue;}}else if (strcmp(cmd,"rename") == 0){if (statue>=1){printf("打开文件不能重命名");}else{printf("%d",statue);flag=rename();if (flag==NOT_EXIT){printf("文件不存在\n");}}}else{printf("\n 指令错误! \n");int login(){char inuser[20];char inpassword[20];char ch;int j=0;printf("请输入用户名\n");scanf("%s",inuser);while((strcmp(inuser,user)!=0)){printf("该用户不存在!\n");printf("***************\n");printf("请输入正确的用户名:\n");scanf("%s",inuser);}printf("请输入密码\n");while((ch=getch())!=13) //将输入的密码转换成字符****{putchar('*');inpassword[j]=ch;j++;}inpassword[j]='\0'; //字符数组的最后一位为'\0',故要加该语句//printf("您输入的密码是:%s",inpassword);printf("\n");getchar();if ((strcmp(inuser,user)==0)&&(strcmp(inpassword,password)==0)) {bufferdir="wang";return LOGIN;}else{return 0;}}void init(){fdisk = (char *)malloc(MEM_D_SIZE*sizeof(char)); //分配空间void format(){int i;FILE *fp;fat = (struct FatItem *)(fdisk+DISKSIZE); //FAT 1M/*-----初始化FAT表 fat[1]---fat[7]------------*/for(i=1;i<ROOT_DISK_NO-1;i++) //for(i=1;i<8;i++){fat[i].item=i+1;fat[i].em_disk='1';}for(i=ROOT_DISK_NO;i<DISK_NUM;i++) //for(8;i<1024;i++) {fat[i].item = -1; //item为-1即表示还没有使用fat[i].em_disk = '0';}root = (struct Direct *)(fdisk+DISKSIZE+FATSIZE); //根目录的地址 1k+8kroot->directItem[0].sign = 1; //根目录root->directItem[0].firstDisk = ROOT_DISK_NO ; // = 9; //第9个盘块开始strcpy(root->directItem[0].name,"."); //定义其文件名为 '.' root->directItem[0].next = root->directItem[0].firstDisk; //子目录的起始盘块是根目录所在第一个盘块，即未出//第一块root->directItem[0].property = '1'; //1根目录root->directItem[0].size = ROOT_DISK_SIZE; //即一个根目录项的空间大小 196字节/*指向上一级目录的目录项-----回指指针*/root->directItem[1].sign = 1;root->directItem[1].firstDisk = ROOT_DISK_NO;strcpy(root->directItem[1].name,"..");root->directItem[1].next = root->directItem[0].firstDisk;root->directItem[1].property = '1';root->directItem[1].size = ROOT_DISK_SIZE;for(i=2;i<MSD+2;i++){ //子目录最大只有5个表项root->directItem[i].sign = 0;root->directItem[i].firstDisk = -1;strcpy(root->directItem[i].name,"");root->directItem[i].next = -1;root->directItem[i].property = '0';root->directItem[i].size = 0;}if((fp = fopen("disk.bat","wb"))==NULL){printf("Error:\n Can't Open The File \n");return;}//虚拟到物理if(fwrite(fdisk,MEM_D_SIZE,1,fp)!=1){printf("Error:\n 文件写入错误！ \n");}fclose(fp);}void enter(){FILE *fp;int i;//重新回到初始空间---虚拟中操作fdisk = (char *)malloc(MEM_D_SIZE*sizeof(char)); //申请 1M空间 //判断disk文件是否存在if((fp=fopen("disk.bat","rb"))==NULL){printf("Error:\n 打开文件出错！\n");return;}if(!fread(fdisk,MEM_D_SIZE,1,fp)){ //把磁盘文件disk.dat 读入虚拟磁盘空间(内存)//回到新申请的fdisk中printf("Error:\n 不能读文件！\n");exit(0);}fat = (struct FatItem *)(fdisk+DISKSIZE);root = (struct Direct *)(fdisk+DISKSIZE+FATSIZE);fclose(fp);//最多能打开5个文件for(i=0;i<MOFN;i++){strcpy(user_openTable.openitem[i].name,"");user_openTable.openitem[i].firstdisk = -1;user_openTable.openitem[i].size = 0;}user_openTable.cur_size = 0;cur_dir = root;bufferdir = (char *)malloc(DIR_LENGTH*sizeof(char));strcpy(bufferdir,"Root:");}{int i,j;//文件名超过8字符if(strlen(name)>8) //文件名大于 8位return(NAME_LONG);//重名checkfor(j=2;j<MSD+2;j++){//如果同名则跳出if(!strcmp(cur_dir->directItem[j].name,name) && cur_dir->directItem[j].property=='0')break;}//如果没循环完，则是因为文件已存在if(j<MSD+2) //文件已经存在return(ALREADY);//超过最大文件数目for(i=2;i<MSD+2;i++) //找到第一个空闲子目录{if(cur_dir->directItem[i].firstDisk==-1) //找到没有用到的break;}if(i>=MSD+2) //无空目录项return(-2);for(j=ROOT_DISK_NO+1;j<DISK_NUM;j++) //找到空闲盘块 j 后退出{if(fat[j].em_disk=='0') //为所创建的文件分配盘块break; //此文件的大小应该是不加分配大小的，而是默认占用一个盘块} //确实如此if(j>=DISK_NUM)return(DISK_FULL);fat[j].em_disk = '1'; //将空闲块置为已经分配//填写目录项strcpy(cur_dir->directItem[i].name,name);cur_dir->directItem[i].firstDisk = j;cur_dir->directItem[i].size = 0;cur_dir->directItem[i].next = j;cur_dir->directItem[i].property = '0';return 0;}int open(char *name){int i, j;for(i=2;i<MSD+2;i++) //文件是否存在,以文件名为标准{if(!strcmp(cur_dir->directItem[i].name,name))break;}if(i>=MSD+2)return(NOT_EXSIT);//查找一个空闲用户打开表项for(j=0;j<MOFN;j++) //根目录下最多占用5个文件{if(user_openTable.openitem[j].firstdisk==-1)break;}//填写表项的相关信息user_openTable.openitem[j].firstdisk = cur_dir->directItem[i].firstDisk; //cur_dir 最多5个strcpy(user_openTable.openitem[j].name,name);user_openTable.openitem[j].size = cur_dir->directItem[i].size;user_openTable.openitem[j].open_flag = '1';user_openTable.cur_size++;//返回用户打开表表项的序号return(j);}int close(char *name){int i;for(i=0;i<MOFN;i++){if(!strcmp(user_openTable.openitem[i].name, name))break;}if(i>=MOFN)return(6);//清空该文件的用户打开表项strcpy(user_openTable.openitem[i].name,"");user_openTable.openitem[i].firstdisk = -1;user_openTable.openitem[i].size = 0;user_openTable.openitem[i].open_flag = '0';user_openTable.cur_size--;return 0;}int write(int fd, char *buf, int len,char *name){char *first;int remain;int item, i, j, k;int ilen1, ilen2, modlen, temp;//读取用户打开表对应表项第一个盘块号item = user_openTable.openitem[fd].firstdisk;//找到当前目录所对应表项的序号for(i=2;i<MSD+2;i++){if(cur_dir->directItem[i].firstDisk==item)break;}temp = i; //存放当前目录项的下标while(fat[item].item!=-1){item = fat[item].item; /*-查找该文件的下一盘块--*/}//计算文件地址first = fdisk+item*DISKSIZE+user_openTable.openitem[fd].size%DISKSIZE;remain = DISKSIZE-user_openTable.openitem[fd].size%DISKSIZE;//如果最后磁盘块剩余的大小大于要写入的文件的大小if(remain > len){strcpy(first,buf);user_openTable.openitem[fd].size = user_openTable.openitem[fd].size+len;cur_dir->directItem[temp].size = cur_dir->directItem[temp].size+len;}else{for(i=0; i<remain; i++){/*写一部分内容到最后一块磁盘块的剩余空间(字节)*/first[i] = buf [i];}/*-----计算分配完最后一块磁盘的剩余空间(字节) 还剩下多少字节未存储-------*/ilen1 = len - remain;ilen2 = ilen1/DISKSIZE;modlen = ilen1%DISKSIZE;if(modlen>0)ilen2 = ilen2+1; /*--还需要多少块磁盘块-*/for(j=0;j<ilen2;j++){for(i=ROOT_DISK_NO+1;i<DISK_NUM;i++)//寻找空闲磁盘块{if(fat[i].em_disk=='0')break;}if(i>=DISK_NUM) //如果磁盘块已经分配完了return(DISK_FULL);first = fdisk+i*DISKSIZE; /*--找到的那块空闲磁盘块的起始地址-*/if(j==ilen2-1) /*--如果是最后要分配的一块-*/{for(k=0;k<len-remain-j*DISKSIZE;k++)first[k] = buf[k];}else/*-如果不是要最后分配的一块--*/{for(k=0;k<DISKSIZE;k++)first[k] =buf[k+j*DISKSIZE+remain];}fat[item].item = i; //找到一块后将它的序号存放在上一块的指针中fat[i].em_disk = '1'; //置找到的磁盘的空闲标志位为已分配-*/fat[i].item = -1; //它的指针为 -1 (即没有下一块)-*/}//修改长度user_openTable.openitem[fd].size = user_openTable.openitem[fd].size+len;cur_dir->directItem[temp].size = cur_dir->directItem[temp].size+len;printf("%d\n",cur_dir->directItem[temp].size );}return 0;}int read(int fd, char *buf,char *name){int len = user_openTable.openitem[fd].size;char *first;int i, j, item;int ilen1, modlen;item = user_openTable.openitem[fd].firstdisk;ilen1 = len/DISKSIZE;modlen = len%DISKSIZE;if(modlen!=0)ilen1 = ilen1+1; /*--计算文件所占磁盘的块数-*/for(i=0;i<ilen1;i++){first = fdisk+item*DISKSIZE; /*--计算文件的起始位置-*/if(i==ilen1-1) /*--如果在最后一个磁盘块-*/{for(j=0;j<len-i*DISKSIZE;j++)buf[i*DISKSIZE+j] = first[j];}else /*--不在最后一块磁盘块-*/{for(j=0;j<len-i*DISKSIZE;j++)buf[i*DISKSIZE+j] = first[j];item = fat[item].item; /*-查找下一盘块-*/first = fdisk+item*DISKSIZE;}}return 0;}int rename(){int i;char strrename[8];char strnewname[8];printf("请输入要重命名的文件");scanf("%s",&strrename);// printf("%s",strrename);for(i=2;i<MSD+2;i++) //文件是否存在,以文件名为标准{if(!strcmp(cur_dir->directItem[i].name,strrename)){break;}}if(i>=MSD+2)return(NOT_EXSIT);printf("请输入新的命名(最大文件名长度为8)");scanf("%s",&strnewname);// cur_dir->directItem[i].name=strnewname;strcpy(cur_dir->directItem[i].name,strnewname);return 0;}int del(char *name){int i,cur_item,item,temp;for(i=2;i<MSD+2;i++) //--查找要删除文件是否在当前目录中-{if(!strcmp(cur_dir->directItem[i].name,name) && cur_dir->directItem[i].property == '0')cur_item = i;// printf("--%d--",i);break;}if(i>=MSD+2) //--如果不在当前目录中return(NOT_EXIT);for(i=0;i<MOFN;i++) //如果文件打开,则不能删除,退出{if(!strcmp(user_openTable.openitem[i].name,name))return -NOT_OPEN;}item = cur_dir->directItem[cur_item].firstDisk;/*--该文件的起始盘块号-*/ while(item!=-1) /*--释放空间,将FAT表对应项进行修改-*/{temp = fat[item].item;fat[item].item = -1;fat[item].em_disk ='0';item = temp;}//释放目录项cur_dir->directItem[cur_item].sign = 0;cur_dir->directItem[cur_item].firstDisk = -1;strcpy(cur_dir->directItem[cur_item].name,"");cur_dir->directItem[cur_item].next = -1;cur_dir->directItem[cur_item].property = '0';cur_dir->directItem[cur_item].size = 0;return 0;}void dir(){int i,count=0;printf("\t文件名\t | \t文件大小\t\n");for(i=2;i<MSD+2;i++){if(cur_dir->directItem[i].firstDisk!=-1) /*-如果存在子目录-*/{count++;if(cur_dir->directItem[i].property=='0') /*-文件-*/{ printf("\t%s\t | \t %d\t \n",cur_dir->directItem[i].name,cur_dir->directItem[i].size);}else{ printf("\t目录名:");printf("%s\t",cur_dir->directItem[i].name);}}}if(count==0){ printf("不存在子目录\n"); }}void currentPath(){printf("%s/>",bufferdir);}void helpMenu(){ printf("**********二级文件管理系统**********\n");printf(" quit quit the file system \n");printf(" create create a new file\n");printf(" delete delete a file\n");printf(" open open a file\n");printf(" close close an openned file\n");printf(" write write to a file\n");printf(" read read an openned file\n");printf(" rename rename an openned file\n");printf(" dir showCurrent all files in current path \n");puts(" format format the disk");puts(" help show help messages");printf("**********二级文件管理系统**********\n");}五、心得体会。