欢迎添加微信互相交流学习哦！
项目源码：https://gitee.com/oklongmm/biye
“计算机操作系统”课程设计大作业
(含答案)
一、题目: 模拟UNIX文件系统的设计及实现
多用户、多目录的文件系统的设计------用VC或Delphi编程模拟文件系统的管理
二、目的
通过OS文件子系统的设计、增强OS设计的技巧，达到提高解决实际OS的设计能力的提高。
三、内容
多用户的多级目录的文件系统设计。
四、功能要求
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（分配内存空间，创建文件卷，初始化根目录）
5. 文件的创建： create
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（包括文件属性）
14. 删除目录：rmdir
15. 退出：logout
五、实现方法
该大作业是实现一个类似unix的文件系统，只需要实现上述功能要求中所列出的功能，代码中不能调用OS系统提供的与文件操作和磁盘操作有关的系统调用。设计提示：用内存模拟磁盘操作，对文件和目录的创建、删除、读写都用对内存的操作来模拟。文件的属性信息用内存数据结构保存；所有文件内容和目录信息保存在内存中。文件属性包括：文件名，所有者，创建时间，最后访问时间，文件大小，数据区指针或I-node指针等。当程序运行结束时回收内存，信息不需要保存到磁盘，下次重新运行程序时重头开始。
六、实验要求
每人完成一份大作业实验报告。报告分设计思想、数据定义、处理流程、源程序、运行结果截图、设计体会等部分。
1） 给出数据定义和详细说明；
2） 给出实现思想和设计流程；
3） 调试完成源程序；
4） 屏幕观察运行结果；
5） 总结自己的设计体会；
编程语言及操作系统平台不限。
七、提交内容
本大作业每个人必须单独完成。最后需提交的内容包括：源程序（关键代码需要注释说明）、可运行程序、算法思路及流程图、心得体会。大作业必须以WORD附件的形式提交。
大作业严禁抄袭。发现抄袭一律以不及格论。大作业内容要完整，一定要有算法思路、流程图、心得体会、运行输出信息截屏等内容，如果只提交源代码则大作业成绩记为不合格。
2017-3-20
目 录
1. 摘要 2
2. 问题描述 2
3. 设计目的 2
4. 设计要求 2
5. 详细设计 2
5.1界面设计 3
5.1算法设计. 3
6. 设计总结 3
7. 参考文献 4
8. 致谢 4
9. 附录 22
模拟UNIX文件系统的设计及实现
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：
0# 1# 2# … K# K+1# K+2# K+3# … n#
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 退出当前用户
dir 列文件目录
creat 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
mkdir 创建目录
ch 改变文件目录
rd 删除目录树
format 格式化文件系统
quit 退出文件系统
3.2. 设计要求
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：
位图区 i节点区 数据区
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。
位示图用以反映整个存储空间的分配情况，由若干字节构成，每个字节中的每一位对应文件存储器中的一块，“1”状态表示相应块已占用，“0”状态表示该块为空闲。存储块分配时，只要把找到的空闲块所对应的位由 "0" 改为 "1"， 而在释放时，只要把被释放的物理块所对应的位由 "1" 改为 " 0 " 即可。分配和释放都可以在内存的位示 图上完成，而且速度较快。磁盘 i 节点利用在内存中生成链表或者数组的方法来生成，并且限制磁盘节点数的最大值。同样内存 i 节点利用链表的方法在内存中生成。同时在往文件中 写或者读的时候我们都是对内存中有内容进行读写。
在该文件系统中，规定一个文件最多只能占用2个数据块，这两个数据块可以是不连续的，其块号记录在一个索引块中，该索引块称为inode结构。
读入一个文件时，先根据目录找到相应的i节点号，将i节点读入主存i节点，建立打开文件表指向该主存i节点，再将文件内容读入主存数据区。
4.2. 系统总体框架图
4.3. 系统总体流程图
4.4. 各模块功能说明
4.4.1 format模块
功能：
格式化文件系统，即初始化文件系统，相当于硬盘的格式化。将其中原有的用户及用户下的文件系统全部还原初始状态，即没有任何用户和目录、文件，也就是按设计的文件系统格式重建新的文件系统。
4.4.2 get_blknum和release_blk模块
功能：
实现i节点的分配和回收；
算法：当一个新的文件被建立时，在给该文件分配磁盘存储区之前，应为该文件分配存放该文件的说明信息的磁盘i节点。反之，当从文件系统中删除某个文件时，则要首先删除它的i节点项。
4.4.3 init()模块
功能：
进入文件系统
算法：初始化用户打开文件系表。在内存中申请一个虚拟存储空间，此空间必须大于或等于可格式化时的空间。将文件系统文件读入虚拟磁盘。
4.4.4 quit()模块
功能：退出文件系统函数quit()
算法：将虚拟磁盘内容保存到磁盘上。释放虚拟磁盘所占据的空间。撤消用用户打开文件表。
4.4.5 Creat()模块
功能：
创建文件
用法：creat filename
算法：分配一空目录项，分配磁盘块。可用位示图。填写该空目录项。如文件长度（0），文件名，类型等。分配一个用户打开文件表项，并填写相关目录，读写指针=0。
4.4.6 open()模块
功能：
打开文件open()
用法：open filename
算法：if（该文件已打开or该文件不存在）报错(出错信息)。分配一个用户打开文件表项。
4.4.7 close()模块
功能：
关闭文件close()
用法：close filename
算法：释放该文件的用户占据的内存空间。清空该文件的用户打开文件表目。
4.4.8 write()模块
功能：
写文件write(fd，buf，len)
用法：write filename，需要先打开文件。
算法：指定写入内容长度。buf。修改打开文件表读/写指针。修改目录项中的文件长度。
4.4.9 read()模块
功能：read(fd，buf，len)
用法：read filename,需先打开文件。
算法：文件信息.修改读/写指针。
4.4.10 delete()模块
功能：
删除文件delete()
用法：delete filename
算法：若文件不存在，报错。回收磁盘空间。回收目录项。
4.5. 该文件系统的数据结构和申明函数
// 用户(20B)
typedef struct
{
char user_name[10]; // 用户名
char password[10]; // 密码
} User;
// i节点(32B)
typedef struct
{
short inum; // 文件i节点号
char file_name[10]; // 文件名
char type; // 文件类型
char user_name[10]; // 文件所有者
short iparent; // 父目录的i节点号
short length; // 文件长度
short address[2]; // 存放文件的地址
} Inode;
// 打开文件表(16B)
typedef struct
{
short inum; // i节点号
char file_name[10]; // 文件名
short mode; // 读写模式(1:read, 2:write, 3:read and write)
short offset; // 偏移量
} File_table;
// 申明函数
void login(void); 用户登录，如果是新用户则创建用户
void init(void); 程序初始化,将所有i节点读入内存
int analyse(char *); 输入参数分析，分析用户命令
void save_inode(int); 将num号i节点保存到虚拟磁盘文件hd.dat
int get_blknum(void); 申请一个数据块
void read_blk(int); 将i节点号为num的文件读入temp
void write_blk(int); 将temp的内容写入hd.dat的数据区
void release_blk(int); 释放文件块号为num的文件占用的空间
void pathset(); 打印当前路径
void deltree(int innum); 实现删除目录树函数
int check(int); 检查用户权限
// 用户命令处理函数
void help(void); 命令提示帮助函数
void cd(void); 改变当前目录
void dir(void); 显示当前目录下所有文件和目录
void mkdir(void); 创建目录
void rd(void); 删除目录
void creat(void); 创建文件
void open(void); 打开
void read(void); 读文件
void write(void); 写文件
void close(void); 关闭文件
void del(void); 删除文件
void logout(void); 用户注销
void command(void); 命令管理函数
void format(void); 格式化虚拟磁盘
5. 程序设计与实现
5.1. 主要函数列表
函数原型 功能 入口、出口参数说明
void login(void) 用户登陆
void init(void)) 程序初始化
int analyse(char *) 输入参数分析 命令行字符串
void save_inode(int) 保存i节点到虚拟磁盘文件 i节点号
int get_blknum(void) 分配一个磁盘块
void read_blk(int) 读磁盘快内容 i节点号
void write_blk(int) 写磁盘块 i节点号
void release_blk(int) 释放一个磁盘块 i节点号
void pathset(); 打印当前路径
void deltree(int innum); 实现删除目录树函数 i节点号
int check(int); 检查用户权限 i节点号
void help(void) 命令提示帮助函数
void dir(void) 显示当前目录下所有文件和目录
void mkdir(void) 创建目录
void creat(void) 创建文件
void open(void) 打开文件
void read(void) 读文件
void write(void) 写文件
void close(void) 关闭文件
void del(void) 删除文件
void logout(void) 用户登出
void command(void) 命令管理函数
void rd(void) 删除目录
void format(void); 格式化虚拟磁盘
5.2. 函数之间的关系
5.3. 程序流程图
各功能模块流程图
5.4. 源程序
/*main.c*/
#include "head.h"
char choice;
int argc; // 用户命令的参数个数
char *argv[5]; // 用户命令的参数
int inum_cur; // 当前目录
char temp[2*BLKSIZE]; // 缓冲区
User user; // 当前的用户
char bitmap[BLKNUM]; // 位图数组
Inode inode_array[INODENUM]; // i节点数组
File_table file_array[FILENUM]; // 打开文件表数组
char image_name[10] = "hd.dat"; // 文件系统名称
FILE *fp; // 打开文件指针
//创建映像hd，并将所有用户和文件清除
void format(void)
{
FILE *fp;
int i;
Inode inode;
printf("Will be to format filesystem...\n");
printf("WARNING:ALL DATA ON THIS FILESYSTEM WILL BE LOST!\n");
printf("Proceed with Format(Y/N)?");
scanf("%c", &choice);
gets(temp);
if((choice == 'y') || (choice == 'Y'))
{
if((fp=fopen(image_name, "w+b")) == NULL)
{
printf("Can't create file %s\n", image_name);
exit(-1);
}
for(i = 0; i < BLKSIZE; i++)
fputc('0', fp);
inode.inum = 0;
strcpy(inode.file_name, "/");
inode.type = 'd';
strcpy(inode.user_name, "all");
inode.iparent = 0;
inode.length = 0;
inode.address[0] = -1;
inode.address[1] = -1;
fwrite(&inode, sizeof(Inode), 1, fp);
inode.inum = -1;
for(i = 0; i < 31; i++)
fwrite(&inode, sizeof(Inode), 1, fp);
for(i = 0; i < BLKNUM*BLKSIZE; i++)
fputc('\0', fp);
fclose(fp);
// 打开文件user.txt
if((fp=fopen("user.txt", "w+")) == NULL)
{
printf("Can't create file %s\n", "user.txt");
exit(-1);
}
fclose(fp);
printf("Filesystem created successful.Please first login!\n");
}
return ;
}
// 功能: 用户登陆，如果是新用户则创建用户
void login(void)
{
char *p;
int flag;
char user_name[10];
char password[10];
char file_name[10] = "user.txt";
do
{
printf("login:");
gets(user_name);
printf("password:");
p=password;
while(*p=getch())
{
if(*p == 0x0d) //当输入回车键时，0x0d为回车键的ASCII码
{
*p='\0'; //将输入的回车键转换成空格
break;
}
printf("*"); //将输入的密码以"*"号显示
p++;
}
flag = 0;
if((fp = fopen(file_name, "r+")) == NULL)
{
printf("\nCan't open file %s.\n", file_name);
printf("This filesystem not exist, it will be create!\n");
format();
login();
}
while(!feof(fp))
{
fread(&user, sizeof(User), 1, fp);
// 已经存在的用户, 且密码正确
if(!strcmp(user.user_name, user_name) &&
!strcmp(user.password, password))
{
fclose(fp);
printf("\n");
return ;
}
// 已经存在的用户, 但密码错误
else if(!strcmp(user.user_name, user_name))
{
printf("\nThis user is exist, but password is incorrect.\n");
flag = 1;
fclose(fp);
break;
}
}
if(flag == 0) break;
}while(flag);
// 创建新用户
if(flag == 0)
{
printf("\nDo you want to creat a new user?(y/n):");
scanf("%c", &choice);
gets(temp);
if((choice == 'y') || (choice == 'Y'))
{
strcpy(user.user_name, user_name);
strcpy(user.password, password);
fwrite(&user, sizeof(User), 1, fp);
fclose(fp);
return ;
}
if((choice == 'n') || (choice == 'N'))
login();
}
}
// 功能: 将所有i节点读入内存
void init(void)
{
int i;
if((fp = fopen(image_name, "r+b")) == NULL)
{
printf("Can't open file %s.\n", image_name);
exit(-1);
}
// 读入位图
for(i = 0; i < BLKNUM; i++)
bitmap[i] = fgetc(fp);
// 显示位图
// 读入i节点信息
for(i = 0; i < INODENUM; i++)
fread(&inode_array[i], sizeof(Inode), 1, fp);
// 显示i节点
// 当前目录为根目录
inum_cur = 0;
// 初始化打开文件表
for(i = 0; i < FILENUM; i++)
file_array[i].inum = -1;
}
// 功能: 分析用户命令, 将分析结果填充argc和argv
// 结果: 0-14为系统命令, 15为命令错误
int analyse(char *str)
{
int i;
char temp[20];
char *ptr_char;
char *syscmd[]={"help", "cd", "dir", "mkdir", "creat", "open", "read", "write", "close", "delete", "logout", "clear","format","quit","rd"};
argc = 0;
for(i = 0, ptr_char = str; *ptr_char != '\0'; ptr_char++)
{
if(*ptr_char != ' ')
{
while(*ptr_char != ' ' && (*ptr_char != '\0'))
temp[i++] = *ptr_char++;
argv[argc] = (char *)malloc(i+1);
strncpy(argv[argc], temp, i);
argv[argc][i] = '\0';
argc++;
i = 0;
if(*ptr_char == '\0') break;
}
}
if(argc != 0)
{
for(i = 0; (i < 15) && strcmp(argv[0], syscmd[i]); i++);
return i;
}
else return 15;
}
// 功能: 将num号i节点保存到hd.dat
void save_inode(int num)
{
if((fp=fopen(image_name, "r+b")) == NULL)
{
printf("Can't open file %s\n", image_name);
exit(-1);
}
fseek(fp, 512+num*sizeof(Inode), SEEK_SET);
fwrite(&inode_array[num], sizeof(Inode), 1, fp);
fclose(fp);
}
// 功能: 申请一个数据块
int get_blknum(void)
{
int i;
for(i = 0; i < BLKNUM; i++)
if(bitmap[i] == '0') break;
// 未找到空闲数据块
if(i == BLKNUM)
{
printf("Data area is full.\n");
exit(-1);
}
bitmap[i] = '1';
if((fp=fopen(image_name, "r+b")) == NULL)
{
printf("Can't open file %s\n", image_name);
exit(-1);
}
fseek(fp, i, SEEK_SET);
fputc('1', fp);
fclose(fp);
return i;
}
// 功能: 将i节点号为num的文件读入temp
void read_blk(int num)
{
int i, len;
char ch;
int add0, add1;
len = inode_array[num].length;
add0 = inode_array[num].address[0];
if(len > 512)
add1 = inode_array[num].address[1];
if((fp = fopen(image_name, "r+b")) == NULL)
{
printf("Can't open file %s.\n", image_name);
exit(-1);
}
fseek(fp, 1536+add0*BLKSIZE, SEEK_SET);
ch = fgetc(fp);
for(i=0; (i < len) && (ch != '\0') && (i < 512); i++)
{
temp[i] = ch;
ch = fgetc(fp);
}
if(i >= 512)
{
fseek(fp, 1536+add1*BLKSIZE, SEEK_SET);
ch = fgetc(fp);
for(; (i < len) && (ch != '\0'); i++)
{
temp[i] = ch;
ch = fgetc(fp);
}
}
temp[i] = '\0';
fclose(fp);
}
// 功能: 将temp的内容输入hd的数据区
void write_blk(int num)
{
int i, len;
int add0, add1;
add0 = inode_array[num].address[0];
len = inode_array[num].length;
if((fp = fopen(image_name, "r+b")) == NULL)
{
printf("Can't open file %s.\n", image_name);
exit(-1);
}
fseek(fp, 1536+add0*BLKSIZE, SEEK_SET);
for(i=0; (i<len)&&(temp[i]!='\0')&&(i < 512); i++)
fputc(temp[i], fp);
if(i == 512)
{
add1 = inode_array[num].address[1];
fseek(fp, 1536+add1*BLKSIZE, SEEK_SET);
for(; (i < len) && (temp[i] != '\0'); i++)
fputc(temp[i], fp);
}
fputc('\0', fp);
fclose(fp);
}
// 功能: 释放文件块号为num的文件占用的空间
void release_blk(int num)
{
FILE *fp;
if((fp=fopen(image_name, "r+b")) == NULL)
{
printf("Can't open file %s\n", image_name);
exit(-1);
}
bitmap[num] = '0';
fseek(fp, num, SEEK_SET);
fputc('0', fp);
fclose(fp);
}
// 功能: 显示帮助命令
void help(void)
{
printf("command: \n\
help --- show help menu \n\
clear --- clear the screen \n\
cd --- change directory \n\
mkdir --- make directory \n\
creat --- create a new file \n\
open --- open a exist file \n\
read --- read a file \n\
write --- write something to a file \n\
close --- close a file \n\
delete --- delete a exist file \n\
format --- format a exist filesystem \n\
logout --- exit user \n\
rd --- delete a directory \n\
quit --- exit this system\n");
}
//设置文件路径
void pathset()
{
char path[50];
int m,n;
if(inode_array[inum_cur].inum == 0)
strcpy(path,user.user_name);
else
{
strcpy(path,user.user_name);
m=0;
n=inum_cur;
while(m != inum_cur)
{
while(inode_array[n].iparent != m)
{
n = inode_array[n].iparent;
}
strcat(path,"/");
strcat(path,inode_array[n].file_name);
m = n;
n = inum_cur;
}
}
printf("[%s]@",path);
}
// 功能: 切换目录(cd .. 或者 cd dir1)
void cd(void)
{
int i;
if(argc != 2)
{
printf("Command cd must have two args. \n");
return ;
}
if(!strcmp(argv[1], ".."))
inum_cur = inode_array[inum_cur].iparent;
else
{
// 遍历i节点数组
for(i = 0; i < INODENUM; i++)
if((inode_array[i].inum>0)&&
(inode_array[i].type=='d')&&
(inode_array[i].iparent==inum_cur)&&
!strcmp(inode_array[i].file_name,argv[1])&&
check(i))
break;
if(i == INODENUM)
printf("This directory isn't exsited.\n");
else inum_cur = i;
}
}
// 功能: 显示当前目录下的子目录和文件(dir)
void dir(void)
{
int i;
int dcount=0,fcount=0;
short bcount=0;
if(argc != 1)
{
printf("Command dir must have one args. \n");
return ;
}
// 遍历i节点数组, 显示当前目录下的子目录和文件名
for(i = 0; i < INODENUM; i++)
if((inode_array[i].inum> 0) &&
(inode_array[i].iparent == inum_cur))
{
if(inode_array[i].type == 'd' && check(i))
{
dcount++;
printf("%-20s<DIR>\n", inode_array[i].file_name);
}
if(inode_array[i].type == '-' && check(i))
{
fcount++;
bcount+=inode_array[i].length;
printf("%-20s%12d bytes\n", inode_array[i].file_name,inode_array[i].length);
}
}
printf("\n %d file(s)%11d bytes\n",fcount,bcount);
printf(" %d dir(s) %11d bytes FreeSpace\n",dcount,1024*1024-bcount);
}
// 功能: 删除目录树(rd dir1)
void rd()
{
int i,j,t,flag=0;
if(argc != 2)
{
printf("Command delete must have one args. \n");
return ;
}
for(i = 0; i < INODENUM; i++)//查找待删除目录
if((inode_array[i].inum > 0) &&//是否为空
(inode_array[i].iparent == inum_cur) &&
(inode_array[i].type == 'd')&&
(!strcmp(inode_array[i].file_name,argv[1])))
{
chk=check(i);//检查用户权限
if(chk!=1)
{
printf("This directory is not your !\n");
return ;
}
else j=inode_array[i].inum;
for(t=0;t<INODENUM;t++)
{
if((inode_array[t].inum>0)&&
(inode_array[t].iparent==j)&&
(inode_array[i].type == '-'))
delet(t);//目录下有文件则删除
else if((inode_array[t].inum>0)&&
(inode_array[t].iparent==j)&&
(inode_array[i].type == 'd'))
delet(t);//目录下有空目录则删除
}
if(t == INODENUM)
delet(j);//下层目录为空删除之
}
if(i == INODENUM)
delet(i);//待删除目录为空删除之
return;
}
// 功能: 在当前目录下创建子目录(mkdir dir1)
void mkdir(void)
{
int i;
if(argc != 2)
{
printf("command mkdir must have two args. \n");
return ;
}
// 遍历i节点数组, 查找未用的i节点
for(i = 0; i < INODENUM; i++)
if(inode_array[i].inum < 0) break;
if(i == INODENUM)
{
printf("Inode is full.\n");
exit(-1);
}
inode_array[i].inum = i;
strcpy(inode_array[i].file_name, argv[1]);
inode_array[i].type = 'd';
strcpy(inode_array[i].user_name,user.user_name);
inode_array[i].iparent = inum_cur;
inode_array[i].length = 0;
save_inode(i);
}
// 功能: 在当前目录下创建文件(creat file1)
void creat(void)
{
int i;
if(argc != 2)
{
printf("command creat must have one args. \n");
return ;
}
for(i = 0; i < INODENUM; i++)
{
if((inode_array[i].inum > 0) &&
(inode_array[i].type == '-') &&
!strcmp(inode_array[i].file_name, argv[1]))
{
printf("This file is exsit.\n");
return ;
}
}
for(i = 0; i < INODENUM; i++)
if(inode_array[i].inum < 0) break;
if(i == INODENUM)
{
printf("Inode is full.\n");
exit(-1);
}
inode_array[i].inum = i;
strcpy(inode_array[i].file_name, argv[1]);
inode_array[i].type = '-';
strcpy(inode_array[i].user_name, user.user_name);
inode_array[i].iparent = inum_cur;
inode_array[i].length = 0;
save_inode(i);
}
// 功能: 打开当前目录下的文件(open file1)
void open()
{
int i, inum, mode, filenum,chk;
if(argc != 2)
{
printf("command open must have one args. \n");
return ;
}
for(i = 0; i < INODENUM; i++)
if((inode_array[i].inum > 0) &&
(inode_array[i].type == '-') &&
!strcmp(inode_array[i].file_name,argv[1]))
break;
if(i == INODENUM)
{
printf("The file you want to open doesn't exsited.\n");
return ;
}
inum = i;
chk=check(i);
if(chk!=1)
{
printf("This file is not your !\n");
return ;
}
printf("Please input open mode:(1: read, 2: write, 3: read and write):");
scanf("%d", &mode);
gets(temp);
if((mode < 1) || (mode > 3))
{
printf("Open mode is wrong.\n");
return;
}
for(i = 0; i < FILENUM; i++)
if(file_array[i].inum < 0) break;
if(i == FILENUM)
{
printf("The file table is full, please close some file.\n");
return ;
}
filenum = i;
file_array[filenum].inum = inum;
strcpy(file_array[filenum].file_name, inode_array[inum].file_name);
file_array[filenum].mode = mode;
file_array[filenum].offset = 0;
printf("Open file %s by ", file_array[filenum].file_name);
if(mode == 1) printf("read only.\n");
else if(mode == 2) printf("write only.\n");
else printf("read and write.\n");
}
// 功能: 从文件中读出字符(read file1)
void read()
{
int i, start, num, inum;
if(argc != 2)
{
printf("command read must have one args. \n");
return;
}
for(i = 0; i < FILENUM; i++)
if((file_array[i].inum > 0) &&
!strcmp(file_array[i].file_name,argv[1]))
break;
if(i == FILENUM)
{
printf("Open %s first.\n", argv[1]);
return ;
}
else if(file_array[i].mode == 2)
{
printf("Can't read %s.\n", argv[1]);
return ;
}
inum = file_array[i].inum;
printf("The length of %s:%d.\n", argv[1], inode_array[inum].length);
if(inode_array[inum].length > 0)
{
printf("The start position:");
scanf("%d", &start);
gets(temp);
if((start<0)||(start>=inode_array[inum].length))
{
printf("Start position is wrong.\n");
return;
}
printf("The bytes you want to read:");
scanf("%d", &num);
gets(temp);
if(num <= 0)
{
printf("The num you want to read is wrong.\n");
return ;
}
read_blk(inum);
for(i = 0; (i < num) && (temp[i] != '\0'); i++)
printf("%c", temp[start+i]);
printf("\n");
}
}
// 功能: 向文件中写入字符(write file1)
void write()
{
int i, inum, length;
if(argc != 2)
{
printf("Command write must have one args. \n");
return ;
}
for(i = 0; i < FILENUM; i++)
if((file_array[i].inum>0)&&
!strcmp(file_array[i].file_name,argv[1])) break;
if(i == FILENUM)
{
printf("Open %s first.\n", argv[1]);
return ;
}
else if(file_array[i].mode == 1)
{
printf("Can't write %s.\n", argv[1]);
return ;
}
inum = file_array[i].inum;
printf("The length of %s:%d\n", inode_array[inum].file_name, inode_array[inum].length);
if(inode_array[inum].length == 0)
{
printf("The length you want to write(0-1024):");
scanf("%d", &length);
gets(temp);
if((length < 0) && (length >1024))
{
printf("Input wrong.\n");
return ;
}
inode_array[inum].length = length;
inode_array[inum].address[0] = get_blknum();
if(length > 512)
inode_array[inum].address[1] = get_blknum();
save_inode(inum);
printf("Input the data(Enter to end):\n");
gets(temp);
write_blk(inum);
}
else
printf("This file can't be written.\n");
}
// 功能: 关闭已经打开的文件(close file1)
void close(void)
{
int i;
if(argc != 2)
{
printf("Command close must have one args. \n");
return ;
}
for(i = 0; i < FILENUM; i++)
if((file_array[i].inum > 0) &&
!strcmp(file_array[i].file_name, argv[1])) break;
if(i == FILENUM)
{
printf("This file doesn't be opened.\n");
return ;
}
else
{
file_array[i].inum = -1;
printf("Close %s successful!\n", argv[1]);
}
}
//删除目录树
void delet(int innum)
{
/*int chk;
chk=check(innum);
if(chk!=1)
{
//printf("This directory is not yours !\n");
return ;
}*/
inode_array[innum].inum = -1;
if(inode_array[innum].length >= 0)
{
release_blk(inode_array[innum].address[0]);
if(inode_array[innum].length >= 512)
release_blk(inode_array[innum].address[1]);
}
save_inode(innum);
}
// 功能: 删除文件(delete file1)
void del(void)
{
int i,chk;
if(argc != 2)
{
printf("Command delete must have one args. \n");
return ;
}
for(i = 0; i < INODENUM; i++)
if((inode_array[i].inum > 0) &&
(inode_array[i].type == '-') &&
!strcmp(inode_array[i].file_name, argv[1])) break;
if(i == INODENUM)
{
printf("This file doesn't exist.\n");
return ;
}
chk=check(i);
if(chk!=1)
{
printf("This file is not your !\n");
return ;
}
/*inode_array[i].inum = -1;
if(inode_array[i].length > 0)
{
release_blk(inode_array[i].address[0]);
if(inode_array[i].length > 512)
release_blk(inode_array[i].address[1]);
}
save_inode(i);*/
delet(i);
}
// 功能: 退出当前用户(logout)
void logout()
{
char choice;
printf("Do you want to exit this user(y/n)?");
scanf("%c", &choice);
gets(temp);
if((choice == 'y') || (choice == 'Y'))
{
printf("\nCurrent user exited!\nPlease to login by other user!\n");
login();
}
return ;
}
//检查当前I节点的文件是否属于当前用户
int check(int i)
{
int j;
char *uuser,*fuser;
uuser=user.user_name;
fuser=inode_array[i].user_name;
j=strcmp(fuser,uuser);
if(j==0) return 1;
else return 0;
}
// 功能: 退出文件系统(quit)
void quit()
{
char choice;
printf("Do you want to exist(y/n):");
scanf("%c", &choice);
gets(temp);
if((choice == 'y') || (choice == 'Y'))
exit(0);
}
// 功能: 显示错误
void errcmd()
{
printf("Command Error!!!\n");
}
//清空内存中存在的用户名
free_user()
{
int i;
for(i=0;i<10;i++)
user.user_name[i]='\0';
}
// 功能: 循环执行用户输入的命令, 直到logout
// "help", "cd", "dir", "mkdir", "creat", "open","read", "write", "close", "delete", "logout", "clear", "format","quit","rd"
void command(void)
{
char cmd[100];
system("cls");
do
{
pathset();
gets(cmd);
switch(analyse(cmd))
{
case 0:
help();
break;
case 1:
cd();
break;
case 2:
dir();
break;
case 3:
mkdir();
break;
case 4:
creat();
break;
case 5:
open();
break;
case 6:
read();
break;
case 7:
write();
break;
case 8:
close();
break;
case 9:
del();
break;
case 10:
logout();
break;
case 11:
system("cls");
break;
case 12:
format();
init();
free_user();
login();
break;
case 13:
quit();
break;
case 14:
rd();
break;
case 15:
errcmd();
break;
default:
break;
}
}while(1);
}
// 主函数
int main(void)
{
login();
init();
command();
return 0;
}
/* head.h */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <string.h>
#define BLKSIZE 512 // 数据块的大小
#define BLKNUM 512 // 数据块的块数
#define INODESIZE 32 // i节点的大小
#define INODENUM 32 // i节点的数目
#define FILENUM 8 // 打开文件表的数目
// 用户(20B)
typedef struct
{
char user_name[10]; // 用户名
char password[10]; // 密码
} User;
// i节点(32B)
typedef struct
{
short inum; // 文件i节点号
char file_name[10]; // 文件名
char type; // 文件类型
char user_name[10]; // 文件所有者
short iparent; // 父目录的i节点号
short length; // 文件长度
short address[2]; // 存放文件的地址
} Inode;
// 打开文件表(16B)
typedef struct
{
short inum; // i节点号
char file_name[10]; // 文件名
short mode; // 读写模式(1:read, 2:write,
// 3:read and write)
short offset; // 偏移量
} File_table;
// 申明函数
void login(void);
void init(void);
int analyse(char *);
void save_inode(int);
int get_blknum(void);
void read_blk(int);
void write_blk(int);
void release_blk(int);
void pathset();
void delet(int innum);
int check(int i);
// 用户命令处理函数
void help(void);
void cd(void);
void dir(void);
void mkdir(void);
void creat(void);
void open(void);
void read(void);
void write(void);
void close(void);
void del(void);
void logout(void);
void command(void);
void rd();
void quit();
6. 使用说明
1.本程序首次运行（假设当前硬盘目录下还未建立user.txt和hd.dat文件）时会提示找不到user.txt文件，虚拟文件系统不存在，此时程序会提示你是否要建立文件系统，得到你的确认后程序将格式化虚拟磁盘建立虚拟文件系统，并在磁盘当前目录里生成这两个文件。文件系统建立后便出现用户登录提示。
2.系统首次登录时，当输入用户名和密码后，则提示是否要新建用户。得到用户确认后即建立了该用户并登录到该用户目录下。即可在该用户下输入命令进行文件、目录的操作。
3.当文件系统建好后，也有了新的用户，以后就可以用用户名和密码登录该文件系统了。当再次登录系统时，若输入的用户名不存在，则提示是否要新建用户，得到用户确认后就可以建立新的用户。当要使用其他用户时，则需要先使用注销用户命令logout退出当前用户，再按提示输入新的用户名和密码进入新的用户。
4.执行help命令的效果截图：
5.当想要清除该文件系统中所有内容时，可以使用format命令，该命令会象DOS里的format命令一样将你系统中的所有信息全部消除，包括所有用户和所有文件及目录，因此该命令要慎用。
6.以下是实现建立、查看、进入、退出、删除子目录的功能：
7.以下是实现新建、打开、读、写、关闭、删除文件的功能：
8.本文件系统实现了权限管理，任何用户只能访问自己创建的目录和读写自己创建的文件，禁止其他用户访问。
9.quit 命令直接退出程序。
(该程序操作要点说明：要先打开一个文件，然后才能往该文件中写内容。)
7. 结论、问题及解决办法
模拟实现了UNIX文件系统，较好地实现了课程设计的任务和要求及各个功能。
本系统的功能较完善，实现了文件系统的初始建立，格式化操作，用户的切换，用户权限管理，删除目录树等新增加的功能（改进），完整地实现了课程设计所要求的基本功能：新建用户、文件、目录，删除文件、目录，进入、退出目录，文件的打开、读、写、关闭等。
在验收时，很好的实现了完整地删除目录树的功能，命令提示符中能显示当前的用户和路径，用dir命令查看时能查看文件类型、长度，能统计当前目录下的文件个数及总大小、剩余空间和目录个数，还实现了切换用户的功能、格式化文件系统的功能。
在验收时还是有点小问题一直没得到很好解决，就是用当前用户进行对该文件系统格式化后，还可以用刚才的那个当前用户登录，里面的文件信息依然存在，当时和项国富老师一起查找还是没有找到问题的所在，也未得到解决(截图如下)。
通过今天上午和XX同学查找、调试，进行了有针对性的讨论：为什么格式化之前的那个用户（user1）在格式化后还存在（程序未关闭），而当程序关闭后再执行程序进入后并不存在这个用户，而且user.txt文件长度为０，内容为空，一切正常。也就是说格式化是很成功的，其问题不是出在格式化功能模块。这说明在格式化后程序未退出前，该用户名还在内存中没有被释放，即user.user_name数组中的用户名还存在，那么问题很有可能出在调用login()功能模块。我们又仔细分析了login()功能模块，在执行下面的这段程序时应该将user.txt文件中的内容（此时该文件无内容）读入user.user_name数组中，应该该数组为空，这样程序就会判断该新输入的用户不存在，则会跳出执行后面建立新用户的程序段，然而并非如此。
fp = fopen(file_name, "r+")
… …
while(!feof(fp))
{
fread(&user, sizeof(User), 1, fp);// 已经存在的用户, 且密码正确
if(!strcmp(user.user_name, user_name) && !strcmp(user.password, password))
{
fclose(fp);
printf("\n");
return ;
}
… …
因此我们用printf(“[%s]”, user.user_name)语句进行测试，测试结果user.user_name里面的内容仍然是user1，说明fread(&user, sizeof(User), 1, fp)并没有把user.txt里面的空内容写入user.user_name中，那这又是为什么呢？接着我和杨华同学打开VC6.0帮助文档，认真研究文档中fread(buffer,size,count,fp)函数，终于找出了问题所在：原来该函数有一个特性，即“If size or count is 0, fread returns 0 and the buffer contents are unchanged”，意思是说如果要读写的字节数或要进行读写多少个size字节的数据项为0，则fread函数返回0并且不改变读入数据的存放地址中的原有内容。在这里正好格式化后的user.txt文件的字节数为０，因此fread(&user, sizeof(User), 1, fp)并没有改变数组user中的原有内容，即user.user_name的内容还是user1。找到了问题的所在，就好解决了，因此只要格式化后先调用init()函数，初始化i节点，再将user.user_name中的内容填入’\0’，我们就写了下面这个free_user()函数进行调用，最后再调用login()函数。问题得到彻底解决。（见上面的使用说明第5条的截图）
free_user()
{
int i;
for(i=0;i<10;i++)
user.user_name[i]='\0';
}
8. 收获与体会
经过两周的共同努力，在XXX老师提供的源代码基础上，我们将程序按要求修改完善，使其能实现课程设计要求的基本功能并增加了一两个新的功能（权限管理与删除目录）。
操作系统是计算机科学与技术专业中的一门重要基础课，目的是让我们了解操作系统的基本概念，理解计算机系统的资源如何组织，操作系统如何有效地管理这些系统资源，用户如何通过操作系统与计算机系统打交道。通过课程设计，可以进一步理解在计算机系统上运行的其它各类操作系统，并懂得在操作系统的支持下建立自己的应用系统。操作系统课程设计，对于训练我们掌握程序设计、熟悉上机操作和程序调试技术都有重要作用。重点培养我们的思维能力、创新能力和排错能力。
通过课程设计，进一步融会贯通教材内容，掌握程序各功能模块的工作原理，相互联系和来龙去脉，完整地建立系统的概念。激发我的学习热情和主动性，培养我的独立工作能力，在实践活动中，将所学知识综合运用，增长才干，并积累经验。对编程语言Ｃ又有了更深一层次的认识，并对其的编程能力有所加强，但还是很多的不足有待改进，对于编程来说还需要大量的实践，才能在发现问题和解决问题中前进与提高。
最后，向辛勤指导我们的XXX老师和XXX老师表示深深的谢意!并祝二位恩师新年快乐，身体健康，工作顺利，万事如意!