操作系统课程设计报告操作系统课程设计报告小组编号： 小组成员： 一、课程设计概述：一、课程设计概述： 1、题目：简单文件系统的实现、题目：简单文件系统的实现2、实现内容实现内容(1) 在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储分区，在其上实现一个简单的基于 多级目录的单用户单任务系统中的文件系统。在退出该文件系统的使用时，应将该虚拟文 件系统以一个 Windows 文件的方式保存到磁盘上，以便下次可以再将它恢复到内存的虚 拟磁盘空间中。 (2) 文件存储空间的分配可采用显式链接分配或其他的办法。 (3) 空闲磁盘空间的管理可选择位示图或其他的办法。如果采用位示图来管理文件存 储空间，并采用显式链接分配方式，那么可以将位示图合并到 FAT 中。 (4) 文件目录结构采用多级目录结构。为了简单起见，可以不使用索引结点，其中的 每个目录项应包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和 写的保护。 (5) 要求提供以下操作命令： my_format：对文件存储器进行格式化，即按照文件系统的结构对虚拟磁盘空 间进行布局，并在其上创建根目录以及用于管理文件存储空间等的数据结构。 my_mkdir：用于创建子目录。 my_rmdir：用于删除子目录。 my_ls：用于显示目录中的内容。 my_cd：用于更改当前目录。 my_create：用于创建文件。 my_open：用于打开文件。 my_close：用于关闭文件。 my_write：用于写文件。 my_read：用于读文件。 my_rm：用于删除文件。 my_exitsys：用于退出文件系统。2、设计思路（主要算法描述、程序流程图等）：设计思路（主要算法描述、程序流程图等）： 1系统主函数系统主函数 main() （1）对应命令：无）对应命令：无 （2）命令调用格式：无）命令调用格式：无 （3）函数设计格式：）函数设计格式：void main() （4）功能：系统主函数）功能：系统主函数 （5）输入：无）输入：无 （6）输出：无）输出：无 （7）函数需完成的工作：）函数需完成的工作： 对前面定义的全局变量进行初始化；对前面定义的全局变量进行初始化； 调用调用 startsys()进入文件系统；进入文件系统； 列出文件系统提供的各项功能及命令调用格式；列出文件系统提供的各项功能及命令调用格式； 显示命令行提示符，等待用户输入命令；显示命令行提示符，等待用户输入命令； 将用户输入的命令保存到一个将用户输入的命令保存到一个 buf 中；中； 对对 buf 中的内容进行命令解析，并调用相应的函数执行用户键入的命令；中的内容进行命令解析，并调用相应的函数执行用户键入的命令； 如果命令不是如果命令不是“my_exitsys” ，则命令执行完毕后转，则命令执行完毕后转。 2. 进入文件系统函数进入文件系统函数 startsys() （1）对应命令：无）对应命令：无 （2）命令调用格式：无）命令调用格式：无 （3）函数设计格式：）函数设计格式：void startsys() （4）功能：由）功能：由 main()函数调用，进入并初始化我们所建立的文件系统，以供用户使用。函数调用，进入并初始化我们所建立的文件系统，以供用户使用。 （5）输入：无）输入：无 （6）输出：无。）输出：无。 （7）函数需完成的工作：）函数需完成的工作： 申请虚拟磁盘空间；申请虚拟磁盘空间； 使用使用 c 语言的库函数语言的库函数 fopen()打开打开 myfsys 文件：若文件存在，则转文件：若文件存在，则转；若文件不存在，；若文件不存在， 则创建之，转则创建之，转 使用使用 c 语言的库函数语言的库函数 fread()读入读入 myfsys 文件内容到用户空间中的一个缓冲区中，并判文件内容到用户空间中的一个缓冲区中，并判 断其开始的断其开始的 8 个字节内容是否为个字节内容是否为“10101010” （文件系统魔数）（文件系统魔数） ，如果是，则转，如果是，则转；否则转；否则转 ； 将上述缓冲区中的内容复制到内存中的虚拟磁盘空间中；转将上述缓冲区中的内容复制到内存中的虚拟磁盘空间中；转 在屏幕上显示在屏幕上显示“myfsys 文件系统不存在，现在开始创建文件系统文件系统不存在，现在开始创建文件系统”信息，并调用信息，并调用 my_format()对对中申请到的虚拟磁盘空间进行格式化操作。转中申请到的虚拟磁盘空间进行格式化操作。转； 将虚拟磁盘中的内容保存到将虚拟磁盘中的内容保存到 myfsys 文件中；转文件中；转 使用使用 c 语言的库函数语言的库函数 fclose()关闭关闭 myfsys 文件；文件； 初始化用户打开文件表，将表项初始化用户打开文件表，将表项 0 分配给根目录文件使用，并填写根目录文件的相关信分配给根目录文件使用，并填写根目录文件的相关信 息，由于根目录没有上级目录，所以表项中的息，由于根目录没有上级目录，所以表项中的 dirno 和和 diroff 分别置为分别置为 5（根目录所在起始（根目录所在起始 块号）和块号）和 0；并将；并将 ptrcurdir 指针指向该用户打开文件表项。指针指向该用户打开文件表项。 将当前目录设置为根目录。将当前目录设置为根目录。 3磁盘格式化函数磁盘格式化函数 my_format() （1）对应命令：）对应命令：my_format （2）命令调用格式：）命令调用格式：my_format （3）函数设计格式：）函数设计格式：void my_format() （4）功能：对虚拟磁盘进行格式化，布局虚拟磁盘，建立根目录文件（或根目录区）功能：对虚拟磁盘进行格式化，布局虚拟磁盘，建立根目录文件（或根目录区） 。 （5）输入：无）输入：无 （6）输出：无。）输出：无。 （7）函数需完成的工作：）函数需完成的工作： 将虚拟磁盘第一个块作为引导块，开始的将虚拟磁盘第一个块作为引导块，开始的 8 个字节是文件系统的魔数，记为个字节是文件系统的魔数，记为“10101010” ；在之后写入文件系统的描述信息，如；在之后写入文件系统的描述信息，如 FAT 表大小及位置、根目录大小及位表大小及位置、根目录大小及位 置、盘块大小、盘块数量、数据区开始位置等信息；置、盘块大小、盘块数量、数据区开始位置等信息； 在引导块后建立两张完全一样的在引导块后建立两张完全一样的 FAT 表，用于记录文件所占据的磁盘块及管理虚拟磁表，用于记录文件所占据的磁盘块及管理虚拟磁 盘块的分配，每个盘块的分配，每个 FAT 占据两个磁盘块；对于每个占据两个磁盘块；对于每个 FAT 中，前面中，前面 5 个块设置为已分配，个块设置为已分配， 后面后面 995 个块设置为空闲；个块设置为空闲； 在第二张在第二张 FAT 后创建根目录文件后创建根目录文件 root，将数据区的第，将数据区的第 1 块（即虚拟磁盘的第块（即虚拟磁盘的第 6 块）分块）分 配给根目录文件，在该磁盘上创建两个特殊的目录项：配给根目录文件，在该磁盘上创建两个特殊的目录项：“.”和和“” ，其内容除了文件名不，其内容除了文件名不同之外，其他字段完全相同。同之外，其他字段完全相同。 4更改当前目录函数更改当前目录函数 my_cd() （1）对应命令：）对应命令：my_cd （2）命令调用格式：）命令调用格式：my_cd dirname （3）函数设计格式：）函数设计格式：void my_cd(char *dirname) （4）功能：改变当前目录到指定的名为）功能：改变当前目录到指定的名为 dirname 的目录。的目录。 （5）输入：）输入： dirname：新的当前目录的目录名；：新的当前目录的目录名； （6）输出：无）输出：无 （7）函数需完成的工作：）函数需完成的工作： 调用调用 my_open()打开指定目录名的父目录文件，并调用打开指定目录名的父目录文件，并调用 do_read()读入该父目录文件内读入该父目录文件内 容到内存中；容到内存中； 在父目录文件中检查新的当前目录名是否存在，如果存在则转在父目录文件中检查新的当前目录名是否存在，如果存在则转，否则返回，并显示出，否则返回，并显示出 错信息；错信息； 调用调用 my_close()关闭关闭中打开的父目录文件；中打开的父目录文件； 调用调用 my_close()关闭原当前目录文件；关闭原当前目录文件； 如果新的当前目录文件没有打开，则打开该目录文件；并将如果新的当前目录文件没有打开，则打开该目录文件；并将 ptrcurdir 指向该打开文件指向该打开文件 表项；表项； 设置当前目录为该目录。设置当前目录为该目录。 5创建子目录函数创建子目录函数 my_mkdir() （1）对应命令：）对应命令：my_mkdir （2）命令调用格式：）命令调用格式：my_ mkdir dirname （3）函数设计格式：）函数设计格式：void my_mkdir(char *dirname) （4）功能：在当前目录下创建名为）功能：在当前目录下创建名为 dirname 的子目录。的子目录。 （5）输入：）输入： dirname：新建目录的目录名。：新建目录的目录名。 （6）输出：无。）输出：无。 （7）函数需完成的工作：）函数需完成的工作： 调用调用 do_read()读入当前目录文件内容到内存，检查当前目录下新建目录文件是否重名，读入当前目录文件内容到内存，检查当前目录下新建目录文件是否重名， 若重名则返回，并显示错误信息；若重名则返回，并显示错误信息； 为新建子目录文件分配一个空闲打开文件表项，如果没有空闲表项则返回为新建子目录文件分配一个空闲打开文件表项，如果没有空闲表项则返回-1，并显示错，并显示错 误信息；误信息； 检查检查 FAT 是否有空闲的盘块，如有则为新建目录文件分配一个盘块，否则释放是否有空闲的盘块，如有则为新建目录文件分配一个盘块，否则释放中分中分 配的打开文件表项，返回，并显示错误信息；配的打开文件表项，返回，并显示错误信息； 在当前目录中为新建目录文件寻找一个空闲的目录项或为其追加一个新的目录项在当前目录中为新建目录文件寻找一个空闲的目录项或为其追加一个新的目录项;需修需修 改当前目录文件的长度信息，并将当前目录文件的用户打开文件表项中的改当前目录文件的长度信息，并将当前目录文件的用户打开文件表项中的 fcbstate 置为置为 1； 准备好新建目录文件的准备好新建目录文件的 FCB 的内容，文件的属性为目录文件，以覆盖写方式调用的内容，文件的属性为目录文件，以覆盖写方式调用 do_write()将其填写到对应的空目录项中；将其填写到对应的空目录项中； 在新建目录文件所分配到的磁盘块中建立两个特殊的目录项在新建目录文件所分配到的磁盘块中建立两个特殊的目录项“.”和和“”目录项，方法目录项，方法 是：首先在用户空间中准备好内容，然后以截断写或者覆盖写方式调用是：首先在用户空间中准备好内容，然后以截断写或者覆盖写方式调用 do_write()将其写将其写 到到中分配到的磁盘块中；中分配到的磁盘块中； 返回。返回。 6删除子目录函数删除子目录函数 rmdir()（1）对应命令：）对应命令：my_ rmdir （2）命令调用格式：）命令调用格式：my_ rmdir dirname （1）函数设计格式：）函数设计格式：void my_rmdir(char *dirname) （