天津科技大学操作系统课程设计

2014-2015学年第一学期操作系统课程设计实验指导书专业：软件工程班级：121031学号：121031姓名：提交日期：2015.1.7操作系统课程设计【设计题目】Linux二级文件系统设计【设计目的】（1）本实验的目的是通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能和内部实现。

（2）结合数据结构、程序设计、计算机原理等课程的知识，设计一个二级文件系统，进一步理解操作系统。

（3）通过分对实际问题的分析、设计、编程实现，提高学生实际应用、编程的能力【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：login 用户登录dir 列目录Attrib 修改文件属性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cd 进出目录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【开发语言及实现平台或实验环境】C++/VC++【相关知识综述】理解二级目录的文件系统的组织；掌握常用的数据结构；系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件;使用文件来模拟外存，进行数据结构设计和操作算法的设计，实现一个文件系统并实现基本的文件操作（为了简便文件系统，不考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容）。

【设计思路】本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件。

另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。

首先应确定文件系统的数据结构：主目录、子目录及活动文件等。

主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。

用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。

如：file0,file1,file2…并以编号作为物理地址，在目录中进行登记1.主要的数据结构#define MAXNAME 25 /* mfdname,ufdname,filename表示三种文件的长度25*/#define MAXCHILD 50 /*the largest child每个用户下可以最多有50个文件*/#define MAX(MAXCHILD*MAXCHILD) /*the size of fpaddrno 定义一个常量2500个扇区*/typedef struct /*the structure of OSFILE*/{int fpaddr; /*file physical address物理地址*/int flength; /*file length文件长度*/int fmode; /*file mode:0-Read Only;1-Write Only;2-Read and Write; 3-Protect;*/ char fname[MAXNAME]; /*file name文件名*/} OSFILE;typedef struct /*the structure of OSUFD*/{char ufdname[MAXNAME]; /*ufd name*/OSFILE ufdfile[MAXCHILD]; /*ufd own file*/}OSUFD; /*osf文件的数据结构*/typedef struct /*the structure of OSUFD'LOGIN*/{char ufdname[MAXNAME]; /*ufd name*/char ufdpword[8]; /*ufd password*/} OSUFD_LOGIN;typedef struct /*file open mode*/{int ifopen; /*ifopen:0-close,1-open*/int openmode; /*0-read only,1-write only,2-read and write,3-initial*/}OSUFD_OPENMODE;2.主要函数void LoginF(); /*LOGIN FileSystem*/void DirF(); /*Dir FileSystem*/void CdF(); /*Change Dir*/void CreateF(); /*Create File*/void DeleteF(); /*Delete File*/void ModifyFM(); /*Modify FileMode*/void OpenF(); /*Open File*/void CloseF(); /*Close File*/void ReadF(); /*Read File*/void WriteF(); /*Write File*/void QuitF(); /*Quit FileSystem退出文件系统*/void help();3．总体功能程序结构图（1）open():（4）delete【源程序清单】void OpenF(){char fname[MAXNAME];int i,k;if (strcmp(strupr(dirname),strupr(username))!=0){printf("\nError! You can only open file in yourself dir.\n");}else{printf("\nPlease input FileName:");gets(fname);ltrim(rtrim(fname));i=ExistF(fname);if (i>=0){k=ExistD(username);if(ifopen[k][i].ifopen==1){printf("\nError. file \'%s\' had been opened, it can not be opened again.\n",fname);}else{if((ufd[k]->ufdfile[i].fmode==0)||(ufd[k]->ufdfile[i].fmode==1)||(ufd[k]->ufdfile[i].fmode== 2)){ifopen[k][i].ifopen=1;ifopen[k][i].openmode=(ufd[k]->ufdfile[i].fmode);printf("\'%s\' has been opened successfully!",fname);}elseprintf("\n\'%s\' is a protected file, it can not be opened.",fname);}}else{printf("\nError.\'%s\' dose not exist.\n",fname);}}}void CloseF(){char fname[MAXNAME];int i,k;if (strcmp(strupr(dirname),strupr(username))!=0){printf("\nError.You can only modify filemode in yourself dir.\n");}else{printf("\nPlease input FileName:");gets(fname);ltrim(rtrim(fname));i=ExistF(fname);if (i>=0){k=ExistD(username);if(ifopen[k][i].ifopen==0){printf("\nError. \'%s\' has been closed. you can not close it again.\n",fname);}else{ifopen[k][i].ifopen=0;ifopen[k][i].openmode=4;printf("\'%s\' has been closed successfully!",fname);}}else{printf("\nError. \'%s\' dose not exist.\n",fname);}}}void DeleteF(){char fname[MAXNAME];int i,k,x;char str[255],str1[255];if (strcmp(strupr(dirname),strupr(username))!=0){printf("\nError. You can only delete file in yourself dir.\n");}else{printf("\nPlease input FileName:");gets(fname);ltrim(rtrim(fname));i=ExistF(fname);if (i>=0){k=ExistD(username);if(ufd[k]->ufdfile[i].fmode==3){printf("\n\'%s\' is a protected file, it can not be deleted.",fname);}else{if(ifopen[k][i].ifopen==1)printf("\n\'%s\' has been opened, it can not be deleted.",fname);else{itoa(ufd[k]->ufdfile[i].fpaddr,str,10);strcpy(str1,"file");strcat(str1,str);strcpy(str,"c:\\osfile\\file\\");strcat(str,str1);x =_unlink(str);fpaddrno[ufd[k]->ufdfile[i].fpaddr]=0;for(i;i<(fcount[k]-1);i++){ufd[k]->ufdfile[i]=ufd[k]->ufdfile[i+1];}fcount[k]--;printf("\'%s\' has been deleted successfully!",fname);}}}else{printf("\nError. \'%s\' dose not exist.\n",fname);}}}void WriteF(){char str[50],str1[50];int i,k,n=0;int length=0;char c;char fname[MAXNAME];char *rtrim(char *str);char *ltrim(char *str);int ExistF(char *filename);int ExistD(char *dirname);if (strcmp(strupr(ltrim(rtrim(dirname))),"")==0){printf("\nError.Please convert to ufd dir before write.\n");return;}else{printf("\nCaution:Open file first\n");printf("Opened File(s) List:\n");k=ExistD(dirname);for(i=0;i<fcount[k];i++){if (ifopen[k][i].ifopen==1)if ((ifopen[k][i].openmode==0) ||(ifopen[k][i].openmode==2)){printf("%15s",ufd[k]->ufdfile[i].fname);n++;}if((n%4==0)&&(n!=0))printf("\n");}printf("\n%d files openned.\n",n);if (n==0)return;if(n!=0){printf("\nPlease input FileName:");gets(fname);ltrim(rtrim(fname));i=ExistF(fname);if(i>=0){if(ifopen[k][i].ifopen==1){if((ifopen[k][i].openmode==1) ||(ifopen[k][i].openmode==2)){itoa(ufd[k]->ufdfile[i].fpaddr,str,10);strcpy(str1,"file");strcat(str1,str);strcpy(str,"c:\\osfile\\file\\");strcat(str,str1); /*str形成路径c:\\osfile\\file\\filex*/fp_file=fopen(str,"wb+");printf("Please input text(\'#\' stands for end):\n");while((c=getchar())!='#'){fprintf(fp_file,"%c",c);if (c!='\n')length++;}getchar();fprintf(fp_file,"\n");fclose(fp_file);printf("write successfully!\n");ufd[k]->ufdfile[i].flength=length;}else{printf("\nError.\'%s\' has been opened with read ONL Y mode. It isn\'t write.\n",fname);}}else{printf("\nError.\'%s\' is in closing status. Please open it beforewrite\n",fname);}}else{printf("\nError. \'%s\' does not exist.\n",fname);}}}}【测试结果】登录helpdir，openwriteclosecls【设计总结】这两周的课程设计时间非常短，从中学习到很多知识，也为我们的学习提供了良好的实践平台。