文件系统存储空间管理模拟

实验报告课程名称操作系统实验名称文件系统存储空间管理模拟专业班级计1001 姓名郭军涛学号201007010108 实验日期2013.06.20 成绩指导教师王潇潇一、实验内容1. 模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、索引分配方法；2. 文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图方法；二、实验要求及原理根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的状态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录。

地址过程；用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并将其状态由0变到1。

当释放某一物理块时，已知其在磁盘中的物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为0。

三、实验步骤1. 输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；（1）磁盘基本信息：磁盘柱面数m, 每柱面磁道数p, 每磁道物理块数q；（2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为：Size= ceil（（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/ （sizeof(int)*8））（3）申请大小为size的整数数组map，并对其进行随机初始化。

例如：假设m=2, p=4, q=8, 共有64个磁盘块，若sizeof(int)=2, 则位示图大小为4，map[4]如下：位示图中每一位对应的相对磁盘块号如下图，磁盘块号由小到大对应于数组的低地址到高地址位上。

即map[0]的第0位到第15位分别对应0号磁盘块到15号磁盘块的状态，map[1]的第0位到第15位对应16号磁盘块到31号磁盘块的状态，以此类推。

如上表所示， 29号磁盘的状态存在map[1]中，对应于第13位；2. 输出初始位示图信息；3. 输入文件分配或释放请求，（1）格式：“+ 文件名申请块数”或“ - 文件名”“+”表示申请文件分配，“-”表示删除文件如： + F1 54. 根据请求完成相应操作。

（1）若为分配申请x个盘块，则在位示图中找到x个为0的位，将其修改为“1”，计算相应具体物理设备的柱面号C、磁道号H和物理块号R，并将CHR地址或相对磁盘块号记录在文件目录中。

输出位示图修改位置、分配的磁盘块CHR地址、修改后的目录和位示图信息。

否则，空间不够，退出执行下一条请求；计算公式如下：a. 已知位示图中的下标i , j, 计算相对块号Block= i*sizeof( int )*8+jb. 已知相对块号计算柱面、磁道、物理块号如下：柱面号 C= 相对块号/(每柱面磁道数*每磁道物理块数)磁道号 H= 相对块号%（每柱面磁道数*每磁道物理块数）/ 每磁道物理块数物理块号 R= 相对块号%每磁道物理块数文件目录如下（以索引表分配为例）：(2）若为删除申请，则从目录中找到要删除的文件所在的目录项，读取索引表，依次读取文件相应的盘块CHR地址, 计算该盘块的相对磁盘块号，再计算其相应信息在位示图中的位置( i,j)，将位示图中的相应位有“1”改为“0”，并从目录中删除该目录项。

输出删除的磁盘块CHR地址、相应位示图修改位置、修改过的位示图和目录。

计算过程如下：相对磁盘块号 = 柱面号*每柱面磁道数*每磁道物理块数+磁道号*每磁道物理块数+ 物理块号i = 相对磁盘块号/ (sizeof(int)*8)j = 相对磁盘块号% (sizeof(int)*8)四、源程序代码#include <iostream>#include <stdlib.h>using namespace std;struct AllocatedSpace //已分配内存空间结构体{int start_address;int length;char job;struct AllocatedSpace *next;};struct FreeSpace //未分配内存空间结构体{int start_address;int length;struct FreeSpace *next;};struct AllocatedSpace *allocated_header;struct FreeSpace *free_header;struct FreeSpace *freenext;void allocatememory() //分配内存函数{char jobname;int joblength;int min,l=0;cout<<"请输入作业名（一个字母）:\n";cin>>jobname;cout<<"请输入作业长度（整数）:\n";cin>>joblength;struct FreeSpace *w=free_header;struct FreeSpace *p=free_header; //指向第一个可以分配的空闲结点p=p->next;struct FreeSpace *s=free_header; //指向p的前一个结点struct AllocatedSpace *t=allocated_header;while(p->length<joblength) //p指向第一个可以分配的空结点{p=p->next;if(p==NULL)break;}if(p==NULL)cout<<"无法分配!\n";else{w=p;min=p->length-joblength;while(p!=NULL) //现在p指向当前要被切割的结点{if(p->length>joblength)l=p->length-joblength;if(l<min){w=p;min=l;}p=p->next;}struct AllocatedSpace *q=new AllocatedSpace;q->job=jobname;q->length=joblength;q->start_address=w->start_address;while(t->next!=NULL)t=t->next;q->next=t->next;t->next=q;while(s->next!=w)s=s->next;if(w->length==q->length){s->next=w->next;delete w;}else{w->start_address=w->start_address+q->length;w->length=w->length-q->length;}}}void reclaimmemory(){char jobname;cout<<"请输入要回收的作业名:\n";cin>>jobname;struct FreeSpace *p=new struct FreeSpace;//指向当前被创建的空闲结点struct FreeSpace *s=free_header;//指p的前一个结点struct FreeSpace *m=free_header;//指向s的前一个结点struct AllocatedSpace *q=allocated_header;//指向被回收的结点struct AllocatedSpace *t=allocated_header;//指向被回收的结点的前一个结点while(q->job!=jobname)//找到被回收的结点q=q->next;if(q==NULL)cout<<"回收错误,要回收的结点不存在!\n";else{p->length=q->length;p->start_address=q->start_address;while(s->start_address<p->start_address)s=s->next;while(m->next!=s)m=m->next;p->next=s;m->next=p;cout<<"回收成功!\n";}while(t->next!=q)t=t->next;t->next=q->next;delete q;s=free_header;m=free_header;s=s->next;m=m->next;while(m!=NULL){m=m->next;if(m==NULL)break;if(s->start_address+s->length==m->start_address){s->length=s->length+m->length;s->next=m->next;continue;}s=s->next;}}void showmemory(){struct FreeSpace *s=free_header;//指向FreeSpace的头结点，开始往后遍历s=s->next;struct AllocatedSpace *q=allocated_header;//指向AllocatedSpace的头结点，开始往后遍历q=q->next;cout<<"已分配区的情况如下:\n";while(q!=NULL){cout<<"作业名:"<<q->job<<"开始地址:"<<q->start_address<<"长度:"<<q->length<<endl;q=q->next;}cout<<"空闲结点的情况如下:\n";while(s!=NULL){cout<<"开始地址:"<<s->start_address<<"长度:"<<s->length<<endl;s=s->next;}}int main(){int n;allocated_header=new struct AllocatedSpace;free_header=new struct FreeSpace;freenext=new struct FreeSpace;freenext->length=100000;freenext->start_address=0;freenext->next=NULL;free_header->next=freenext;allocated_header->next=NULL;while(1){cout<<"**********************************************************************\n";cout<<" 请输入您要进行的操作：0退出1分配内存2 回收内存3 显示内存状态\n";cout<<"**********************************************************************\n";cin>>n;switch(n){case 0:exit(0);case 1:allocatememory();break;case 2:reclaimmemory();break;case 3:showmemory();break;}}}五、实验结果（截图）。