基于Linux的模拟文件系统的设计与实现

中北大学

操作系统课程设计

说明书

学院、系：软件学院

专业：软件工程

学生姓名：任彬学号：********** 设计题目：基于Linux的模拟文件系统的设计与实现

起迄日期: 2011年12月22日- 2012年1月7日****:**

2012 年 1月 7 日

1.需求分析

本次课程设计题目为“基于Linux的模拟文件系统的设计与实现”，要求在linux开源环境下，通过使用系统库函数以及操作命令，模拟实现典型文件系统，实现文件的各项基本操作，以此加深对所学文件操作的了解以及操作方法的特点。通过模拟文件系统的实现，深入理解操作系统中文件系统的理论知识，加深教材中的重要算法的理解，同时通过编程实现这些算法，更好地掌握操作系统的远离及实现方法，提高综合运用各专业课知识的能力。根据实验要求可将系统功能简述如下：

（1）设计一个10个用户的文件系统。每个用户最多可以保存10个文件，一次运行用户可打开多个文件。

（2）程序采用二级文件目录。（即设置主目录（MFD）和用户文件目录（UFD））。另外，可打开文件设置指针。

（3）为了方便实现，对文件的读写作了简化。在执行读写命令时，只需改读写指针。并不进行实际的读写操作。

（4）实现目录的相关操作：改变目录（CD），创建目录（MD），显示目录（DIR），删除目录（RD）。

（5）实现文件的相关操作：打开文件（open），关闭文件（close），创建一个新文件（create），删除一个文件（delete），写文件（write），读文件（read）。

（6）考虑特殊情况如：目录不存在时，给出错误信息；不能用cd进入文件；命令之中不能有空格（如ex it，给出错误提示）；新建目录或文件时的问题、重名问题、目录或文件的名字长度限制、目录或文件的名字中包含不合法字符（注意空格）、删除目录或文件时的问题、删除不存在的文件或目录给出错误提示、删除目录时目录不为空（如果该目录为空，则可删除，否则给出是否做删除提示，删除操作将该目录下的全部文件和子目录都删除）、进入到某个目录下，却要删除本目录或上级目录、不能用delete删除目录、不能用RD删除文件等。.

2.总体设计

本系统以C语言为编程基础，通过调用linux环境下的库函数实现各功能模块。

<1>整个系统采用“主函数-子函数”结构。系统初始化无误后，运行主函数，在主函数中通过输入参数的变化调用相关功能子函数。各子函数之间采用平行结构，只与主函数有联系，整个系统共由17个子模块实现。

系统流程图如下：

各模块按功能可分为三类：

（1）文件初始化。void initfile()（初始化文件系统）; void format()(格式化); void enter()(进入文件系统)。

（2）目录管理。int create(char *name) (创建文件); int open(char *name) (打开文件); int close(char *name) (关闭文件); int write(int fd,char *buf,int len) (读文件); int read(int fd,char *buf) (读文件); int del(char *name) (删除文件)。

（3）文件管理。int mkdir(char *name) (创建子目录); int rmdir(char *name) (删除子目录); void dir()(显示当前目录的子目录); int cd(char *name) (更改当前目录); void print()(显示当前路径); void show()(输出提示信息)。<2>为实现文件的模拟访问以及控制，利用disk.dat虚拟磁盘的管理调度，保存运行过程中各项操作以及数据。各个子函数在功能实现时，首先必须利用相应指针定位到disk.dat文件，操作完成后将运行参数保存到文件中。

<2>结构体设计

(1)二级目录实现。为实现二级目录，定义如下结构体变量file，content。

typedef struct file{

char name[10];

struct file *next;

}File;

file结构体用于保存文件名，并通过指向下一个文件的指针形成单向链表。

typedef struct content{

char name[10];

File *file;

int f_num;

struct content *next;

}Content;

Content结构体用于保存目录名，此外，一方面通过指向下一个目录的指针形成单向链表，另一方面通过指向下一级的文件指针实现连接该目录头文件的作用，以此实现二级目录索引。

（2）用户访问实现。为实现用户访问，定义如下结构体user。

typedef struct user{

char name[10];

char psw[10];

Content *con;

struct user *next;

user结构体用于保存用户名和密码，通过指向下一个用户的指针将注册用户形成单向链表。用户登录时，进行用户名、密码的判断，若正确，跳转到主界面，否则通过指针的链接到下一个用户信息，重复上述过程。

（3）虚拟磁盘管理的实现。为实现虚拟磁盘的管理调度，定义结构体fatitem，direct，opentable。

struct 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*/

};

Fatitem结构体用于文件配置表fat表的结构定义。

struct direct

{

struct FCB

{

char name[9]; /*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];

-};

direct结构体用于目录项结构的定义，其中嵌套的FCB用于文件控制块的定义。

struct opentable

{

struct openttableitem

{

char name[9]; /*文件名*/

int firstdisk; /*起始盘块号*/

int size; /*文件的大小*/