操作系统实验-----文件系统
Y.xj
一，实验目的
本实验要求在假设的I/O系统之上开发一个简单的文件系统，这样做既能让实验者对文件系统有整体了解，又避免了涉及过多细节。用户通过create, open,read等命令与文件系统交互。文件系统把磁盘视为顺序编号的逻辑块序列，逻辑块的编号为L至L-1。I/O系统利用内存中的数组模拟磁盘。
二，实验内容
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I/O系统:
实际物理磁盘的结构是多维的：有柱面、磁头、扇区等概念。I/O系统的任务是隐藏磁盘的结构细节，把磁盘以逻辑块的面目呈现给文件系统。逻辑块顺序编号，编号取值范围为0至L**−1，其中L表示磁盘的存储块总数。实验中，我们可以利用数组ldisk[C][H][B]构建磁盘模型，其中CHB 分别表示柱面号，磁头号和扇区号。每个扇区大小为512字节。I/O系统从文件系统接收命令，根据命令指定的逻辑块号把磁盘块的内容读入命令指定的内存区域，或者把命令指定的内存区域内容写入磁盘块。文件系统和I/O系统之间的接口由如下两个函数定义：
• read_block(int i, char *p);
• write block(int i, char *p);
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文件系统:
文件系统位于I/O系统之上
文件系统需提供如下函数；create, destroy, open, read, write。
• create(filename): 根据指定的文件名创建新文件。
• destroy(filename): 删除指定文件。
• open(filename): 打开文件。该函数返回的索引号可用于后续的read, write, lseek,或close操作。
• close(index): 关闭制定文件。
• read(index, mem_area, count): 从指定文件顺序读入count个字节memarea指定的内存位置。读操作从文件的读写指针指示的位置开始。
• write(index, mem_area, count): 把memarea指定的内存位置开始的count个字节顺序写入指定文件。写操作从文件的读写指针指示的位置开始。
• lseek(index, pos): 把文件的读写指针移动到pos指定的位置。pos是一个整数，表示从文件开始位置的偏移量。文件打开时，读写指针自动设置为0。每次读写操作之后，它指向最后被访问的字节的下一个位置。lseek能够在不进行读写操作的情况下改变读写指针能位置。
• directory: 列表显示所有文件及其长度。
- 模拟系统需要的结构体和宏定义
#define B 10 //存储块长度
#define L 500 //存储块总数
#define K 100 //保留区大小
#define BUSY 1
#define FREE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define FILE_BLOCK_LENGTH (B-3) //文件分配磁盘块号数组长度
#define FILE_NAME_LENGTH (B-1) //最长文件名长度
#define FILE_SIGN_AREA ((L-1-K)/B+1) //保留区中文件标识符起始块号(位图之后)
#define FILE_NUM FILE_BLOCK_LENGTH //目录内最多文件数目
#define BUFFER_LENGTH 25 //打开文件表目中的缓冲区长度
#define INPUT_LENGTH 100 //写文件时最大输入长度
#define OUTPUT_LENGTH 100 //读文件时最大读出长度
struct filesign { //文件描述符
int file_length; //文件长度
int filesign_flag; //占用标识位
int file_block; //文件分配磁盘块号数组实际长度
int file_block_ary[FILE_BLOCK_LENGTH]; //文件分配磁盘块号数组
};
struct contents { //目录项
char filename[FILE_NAME_LENGTH]; //文件名
int filesignnum; //文件描述符序号
};
struct openfilelist { //打开文件表表目
char buffer[BUFFER_LENGTH]; //读写缓冲区
int pointer[2]; //读写指针(文件内容的位置)
int filesignnum; //文件描述符
int flag; //占用符
};
char ldisk[L][B]; //用字符数组模拟磁盘
openfilelist open_list[FILE_NUM]; //打开文件表
- 核心函数的编写
void read_block(int, char*);
/**************************读磁盘块
该函数把逻辑块的内容读入到指针指向的内存位置
拷贝的字符个数为存储块的长度。
***************************/
void write_block(int, char*);
/**************************写磁盘块
该函数把指针p指向的内容写入逻辑块i
拷贝的字符个数为a存储块的长度。
***************************/
void Init();
/**************************初始化磁盘
将磁盘全部置空
然后创建0号文件描述符为根目录的文件描述符
初始化位图区
***************************/
int create(char*);
/**************************根据文件名创建文件。
.找空闲文件描述符
.在文件目录里为新创建的文件分配一个目录项，（可能需要为目录文件分配新的磁盘块）
.在分配到的目录项里记录文件名以及描述符编号
.返回状态信息
***************************/
int destroy(char*);
/**************************删除指定文件
.在目录里搜索该文件的描述符编号
.删除该文件对应的目录项并更新位图
.释放文件描述符
.返回状态信息
***************************/
int open(char*);
/***************************打开文件t
该函数返|回的索引号可用于后续的read, write, lseek, 或close 操作
.搜索目录找到文件对应的描述符序号
.在打开文件表中分配一个表目
.在分配到的表目中把读写指针置为并记录描述符编号
.读入文件t的第一块到ì读写缓冲区中
.返回分配到的表à目在打开文件表中的索引号
***************************/
int close(int);
/***************************关闭文件t
.把缓冲区的内容写入磁盘
.释放该文件再打开文件表中对应的表目
.返回状态信息
***************************/
void Init_block(char, int);
/**************************初始化一个字符数组块
处理的字符数组块长度为a
内容为'\0'
***************************/
int read(int, int, int);
int write(int, int, int);
int write_buffer(int, int);
int lseek(int, int);
三，实验结果
- 首先进入程序运行界面，弹出系统使用说明书
- 显示文件目录的内容
- 创建一个新的文件
- 删除一个文件
- 查看文件索引号
- 读操作
- 写操作
- 关闭操作
- 实时查看磁盘存储状况
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