模拟UNIX文件系统-说明书

操作系统课程设计

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实践教学

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兰州理工大学

计算机与通信学院

2011年秋季学期

题 目： 模拟UNIX文件系统 专业班级： 姓 名： 学 号： 09240404 指导教师： 王旭阳 成 绩：

操作系统课程设计

目 录

1. 课程设计内容 .................................................................................................................................................. 3 2. 概述 ................................................................................................................................................................ 3 3. 课程设计任务及要求 ...................................................................................................................................... 3 3.1. 设计任务 ....................................................................................................................................................... 3 3.2. 设计要求 ....................................................................................................................................................... 4 4. 算法及数据结构 .............................................................................................................................................. 4 4.1. 算法的总体思想 ........................................................................................................................................... 5 4.2. 系统总体框架图 ........................................................................................................................................... 5 4.3. 系统总体流程图 ........................................................................................................................................... 5 4.4. 各模块功能说明 ........................................................................................................................................... 6 4.5. 该文件系统的数据结构和申明函数 ........................................................................................................... 8 5. 程序设计与实现 .............................................................................................................................................. 9 5.1. 主要函数列表 ............................................................................................................................................... 9 5.2. 函数之间的关系 ......................................................................................................................................... 10 5.3. 程序流程图 ............................................................................................................................................... 10 5.4. 源程序 ......................................................................................................................................................... 16 6. 使用说明 ........................................................................................................................................................ 30 7. 结论、问题及解决办法 ................................................................................................................................ 35 8. 收获与体会 .................................................................................................................................................... 35

操作系统课程设计

模拟UNIX文件系统

1. 课程设计内容

多用户的多级目录的文件系统设计。 2. 概述

UNIX采用树型目录结构，每个目录表称为一个目录文件。

一个目录文件是由目录项组成的。每个目录项包含16B，一个辅存磁盘块(512B)包含32个目录项。在目录项中，第1、2字节为相应文件的外存i节点号，是该文件的内部标识；后14B为文件名，是该文件的外部标识。所以，文件目录项记录了文件内、外部标识的对照关系。根据文件名可以找到辅存i节点号，由此便得到该文件的所有者、存取权、文件数据的地址健在等信息。UNIX的存储介质以512B为单位划分为块，从0开始直到最大容量并顺序加以编号就成了一个文件卷，也叫文件系统。UNIX中的文件系统磁盘存储区分配图如下：

i节点区 文件存储区

本次课程设计是要实现一个简单的模拟UNIX文件系统。我们在内存中开辟一个虚拟磁盘空间(1MB)作为文件存储器，并将该虚拟文件系统保存到磁盘上(以一个文件的形式)，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。文件存储空间的管理可采用位示图方法。

3. 课程设计任务及要求

3.1. 设计任务

多用户、多级目录结构文件系统的设计与实现。可以实现下列几条命令 login 用户登录

logout dir create delete open close read write mkdir cd

退出当前用户 列文件目录 创建文件 删除文件 打开文件 关闭文件 读文件 写文件 创建目录 改变文件目录

操作系统课程设计

rd format quit 3.2. 设计要求

删除目录树 格式化文件系统 退出文件系统

1) 多用户 ：usr1,usr2,usr3,……,usr8 (1-8个用户) 2) 多级目录：可有多级子目录；

3) 具有login (用户登录) 4) 系统初始化（建文件卷、提供登录模块）

5) 文件的创建：create (用命令行来实现) 6) 文件的打开：open 7) 文件的读：read 8) 文件的写：write 9) 文件关闭：close 10) 删除文件：delete 11) 创建目录（建立子目录）：mkdir 12) 改变当前目录：cd 13) 列出文件目录：dir 14) 退出：logout 新增加的功能： 15) 删除目录树：rd 16) 格式化文件系统：format 4. 算法及数据结构 4.1. 算法的总体思想

本课程设计是要求我们模拟UNIX文件系统功能设计一个虚拟文件系统，依据UNIX文件系统的特点，其设计思想是：

申请1M的内存空间来虚拟文件系统，将其以512B每块划分2048块，采用位示图管理文件系统的方法，利用其原理将第1块作为位图区(512B)，共有对i节点区和数据块区分别建立位图；每个i节点占16B，每块有512/16=32个i节点，用2、3共两块作为i节点，总共有64个i节点，在位图区占用8B；其余2045块作为数据区(本课设要求只用到512块)，在位图区占用接近256B(2045位)。 文件系统存储区分配图如下：

位图：用0表示未使用，1表示使用；

i节点：文件控制块(FCB)，描述文件信息的一个数据结构； 数据区：存放用户数据，包括目录文件。