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實(shí)驗(yàn)二 文件系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1． 實(shí)驗(yàn)簡介 本實(shí)驗(yàn)要求在假設(shè)的I/O 系統(tǒng)之上開發(fā)一個(gè)簡單的文件系統(tǒng)，這樣做既能讓實(shí)驗(yàn)者對(duì)文件系統(tǒng)有整體了解，又避免了涉及過多細(xì)節(jié)。用戶通過create, open, read 等命令與文件系統(tǒng)交互。文件系統(tǒng)把磁盤視為順序編號(hào)的邏輯塊序列，邏輯塊的編號(hào)為0 至L-1。I/O 系統(tǒng)利用內(nèi)存中的數(shù)組模擬磁盤。 實(shí)際物理磁盤的結(jié)構(gòu)是多維的：有柱面、磁道、扇區(qū)等概念。I/O 系統(tǒng)的任務(wù)是隱藏磁盤的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，把磁盤以邏輯塊的面目呈現(xiàn)給文件系統(tǒng)。邏輯塊順序編號(hào)，編號(hào)取值范圍為0 至L .. 1，其中L 表示磁盤的存儲(chǔ)塊總數(shù)。實(shí)驗(yàn)中，我們可以利用字符數(shù)組ldisk[L][B] 構(gòu)建磁盤模型，其中B 表示每個(gè)存儲(chǔ)塊的長度。I/O 系統(tǒng)從文件系統(tǒng)接收命令，根據(jù)命令指定的邏輯塊號(hào)把磁盤塊的內(nèi)容讀入命令指定的內(nèi)存區(qū)域，或者把命令指定的內(nèi)存區(qū)域內(nèi)容寫入磁盤塊。 我設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)擁有三個(gè)用戶。 二．具體說明 1.文件系統(tǒng)的組織：磁盤的前k 個(gè)塊是保留區(qū)，其中包含如下信息：位圖和文件描述符。位圖用來描述磁盤塊的分配情況。位圖中的每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)邏輯塊。創(chuàng)建或者刪除文件，以及文件的長度發(fā)生變化時(shí)，文件系統(tǒng)都需要進(jìn)行位圖操作。前k 個(gè)塊的剩余部分包含一組文件描述符。每個(gè)文件描述符包含如下信息： ? 文件長度，單位字節(jié) ? 文件分配到的磁盤塊號(hào)數(shù)組。該數(shù)組的長度是一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中我們可以把它設(shè)置為一個(gè)比較小的數(shù)，例如3。 2．目錄：我們的文件系統(tǒng)中僅設(shè)置一個(gè)目錄，該目錄包含文件系統(tǒng)中的所有文件。除了不需要顯示地創(chuàng)建和刪除之外，目錄在很多方面和普通文件相像。目錄對(duì)應(yīng)0 號(hào)文件描述符。初始狀態(tài)下，目錄中沒有文件，所有，目錄對(duì)應(yīng)的描述符中記錄的長度應(yīng)為0，而且也沒有分配磁盤塊。每創(chuàng)建一個(gè)文件，目錄文件的長度便增加一分。目錄文件的內(nèi)容由一系列的目錄項(xiàng)組成，其中每個(gè)目錄項(xiàng)由如下內(nèi)容組成： ? 文件名 ? 文件描述符序號(hào) 3.對(duì)文件的操作： 文件系統(tǒng)需提供如下函數(shù)；create, destroy, open, read, write。 ? create(filename): 根據(jù)指定的文件名創(chuàng)建新文件。 ? destroy(filename): 刪除指定文件。 ? open(filename): 打開文件。該函數(shù)返回的索引號(hào)可用于后續(xù)的read, write, lseek, 或close 操作。 ? close(index): 關(guān)閉制定文件。 ? read(index, mem_area, count): 從指定文件順序讀入count 個(gè)字節(jié)mem_area 指定的內(nèi)存位置。讀操作從文件的讀寫指針指示的位置開始。 ? write(index, mem_area, count): 把mem_area 指定的內(nèi)存位置開始的count 個(gè)字節(jié)順序?qū)懭胫付ㄎ募?。寫操作從文件的讀寫指針指示的位置開始。 ? lseek(index, pos): 把文件的讀寫指針移動(dòng)到pos 指定的位置。pos是一個(gè)整數(shù)，表示從文件開始位置的偏移量。文件打開時(shí)，讀寫指針自動(dòng)設(shè)置為0。每次讀寫操作之后，它指向最后被訪問的字節(jié)的下一個(gè)位置。lseek 能夠在不進(jìn)行讀寫操作的情況下改變讀寫指針能位置。 ? directory: 列表顯示所有文件及其長度。 三．實(shí)驗(yàn)過程 創(chuàng)建文件create： 此時(shí)顯示文件中的文件： 文件的刪除delete: 打開文件（open）: 文件的寫操作（write）: 讀文件（read）: 關(guān)閉文件（close）: 退出系統(tǒng)（exit）: 四．實(shí)驗(yàn)代碼 #include #include #include #include #define NULL 0 typedef struct mdf{//MDF結(jié)構(gòu)體 char username[20];//用戶名 char filename[20];//文件名 struct mdf *next; }MDF; typedef struct ufd{//UFD結(jié)構(gòu)體 char filename[20];//文件名 int protect;//文件保護(hù)碼 unsigned int length;//文件長度 struct ufd *next; }UFD; typedef struct afd{//AFD結(jié)構(gòu)體 char filename[20];//文件名 int protect;//文件保護(hù)碼 unsigned int point;//文件讀寫指針 struct afd *next; }AFD; MDF *pmdf;//全局鏈表頭指針 UFD *pufd; AFD *pafd; char UserUFD[20];//已經(jīng)登陸成功的用戶名 void initMDF()//初始化MDF表 { FILE *fp; pmdf= (MDF*)malloc(sizeof(MDF)); MDF *p = pmdf; if((fp = fopen("MDF", "r+")) == NULL){//打開MDF文件 puts("the MDF cannot open!\n"); exit(1); } while (!feof(fp)){//把MDF文件中的內(nèi)容裝入鏈表 p->next = (MDF*)malloc(sizeof(MDF)); p = p->next; fscanf(fp, "%s", p->username); fscanf(fp, "%s", p->filename); } p->next = NULL; fclose(fp); } void printUFD()//打印MDF表 { UFD *p = pufd->next; puts("文件名\t\t保護(hù)碼\t\t文件長度\n"); while (p){ printf("%s", p->filename); printf("\t\t%d" , p->protect); printf("\t\t%d\n", p->length); p=p->next; } } void initUFD(char *name)//初始化UFD表 { FILE *fp; pufd= (UFD*)malloc(sizeof(UFD)); UFD *p = pufd; if((fp = fopen(name, "r+")) == NULL){ puts("the UFD cannot open!\n"); exit(1); } while (!feof(fp)){//建立UFD鏈表 p->next = (UFD*)malloc(sizeof(UFD)); p = p->next; fscanf(fp, "%s", p->filename); fscanf(fp, "%d", &p->protect); fscanf(fp, "%d", &p->length); fgetc(fp); } p->next = NULL; fclose(fp); } int checkuser()//檢測登陸的用戶名 { char username[20]; while(1){ puts("請(qǐng)輸入用戶名: \n"); scanf("%s", username); MDF *p = pmdf; while(p){ if(strcmp(username, p->username) == 0){ strcpy(UserUFD, p->filename); initUFD(p->filename); printUFD(); return 1; } p= p->next; } puts("同戶名不存在\n"); } } void initAFD()//初始化AFD { pafd = (AFD*)malloc(sizeof(AFD)); pafd->next = NULL; } bool create()//創(chuàng)建文件命令 { char filename[20]; UFD *p = pufd->next; AFD *pa = pafd; puts("請(qǐng)輸入要?jiǎng)?chuàng)建的文件名: \n"); scanf("%s", filename); while (p){ if(strcmp(filename, p->filename) == 0){ puts("此文件已經(jīng)存在了!\n"); return 0; } if(!p->next) break; p= p->next; } p->next = (UFD*)malloc(sizeof(UFD)); p=p->next; strcpy(p->filename, filename); p->protect = 2; p->length = 0; p->next = NULL; while(pa->next){//創(chuàng)建文件后加入到AFD pa=pa->next; } pa->next = (AFD*)malloc(sizeof(AFD)); pa = pa->next; strcpy(pa->filename ,filename); pa->protect = 2; pa->point = 0; pa->next = NULL; return 1; } bool _delete()//刪除文件命令 { char filename[20]; puts("請(qǐng)輸入要?jiǎng)h除的文件名: \n"); scanf("%s", filename); UFD *p = pufd; UFD *temp; while (p->next){ if(strcmp(filename, p->next->filename) == 0){ temp = p->next; p->next = p->next->next; free(temp); printf("文件%s刪除成功!\n", filename); return 1; } p= p->next; } puts("要?jiǎng)h除的文件不存在!\n"); return 0; } bool open()//打開文件命令 { char filename[20]; unsigned int protect; puts("請(qǐng)輸入要打開的文件名: \n"); scanf("%s", filename); puts("請(qǐng)輸入要打開的文件保護(hù)類型: \n"); scanf("%d", &protect); UFD *p = pufd->next; AFD *pa = pafd->next; while (pa){ if(strcmp(filename, pa->filename) == 0){ printf("文件%s已經(jīng)打開!\n",filename); return 1; } if(!pa->next) break; pa = pa->next; } if(!pa) pa=pafd; while (p){ if(strcmp(filename, p->filename) == 0){ pa->next = (AFD*)malloc(sizeof(AFD)); pa = pa->next; strcpy(pa->filename , p->filename); pa->protect = protect; if(protect == 1) pa->point = 0; else pa->point = p->length; pa->next=NULL; printf("文件%s已經(jīng)打開!\n",filename); return 1; } p= p->next; } puts("要打開的文件不存在!\n"); return 0; } void close()//關(guān)閉文件命令 { char filename[20]; UFD *pu = pufd->next; puts("請(qǐng)輸入要關(guān)閉的文件名: \n"); scanf("%s", filename); AFD *p = pafd; AFD *temp; while (p&&p->next){ if(strcmp(filename, p->next->filename) == 0){ temp = p->next; p->next = p->next->next; if(temp->protect == 2){ while(pu){ if(strcmp(temp->filename, pu->filename) == 0){ pu->length =temp->point; break; } pu = pu->next; } } free(temp); printf("文件%s關(guān)閉成功!\n", filename); return ; } p= p->next; } puts("要關(guān)閉的文件沒有被打開!\n"); } int read()//讀文件命令 { char filename[20]; unsigned int length; AFD *p = pafd->next; puts("請(qǐng)輸入要讀的文件名: \n"); scanf("%s", filename); puts("請(qǐng)輸入要讀的長度\n"); scanf("%d", &length); while (p){ if(strcmp(filename, p->filename) == 0){ p->point += length; printf("文件%s讀取成功!\n", filename); return 1; } p= p->next; } puts("讀取失敗文件沒有打開過!\n"); return 0; } int write()//寫文件命令 { char filename[20]; unsigned int length; AFD *p = pafd->next; puts("請(qǐng)輸入要寫的文件名: \n"); scanf("%s", filename); while (p){ if(strcmp(filename, p->filename) == 0){ if(p->protect != 2){ printf("文件%s不可寫!\n", filename); return 0; } puts("請(qǐng)輸入要寫的長度\n"); scanf("%d", &length); p->point += length; printf("文件%s寫入成功!\n", filename); return 1; } p= p->next; } puts("寫入失敗文件沒有打開過!\n"); return 0; } void destroy()//釋放內(nèi)存 { MDF *pm = pmdf; while(pm){ pmdf = pmdf->next; free(pm); pm = pmdf; } AFD *pa = pafd; while(pa){ pafd = pafd->next; free(pa); pa = pafd; } UFD *pu = pufd; while(pu){ pufd = pufd ->next; free(pu); pu = pufd; } } void saveUFD()//保存UFD文件 { FILE *fp; UFD *p = pufd->next; if((fp = fopen(UserUFD, "w")) == NULL){ puts("the UFD cannot open!\n"); exit(1); } while (p){ fprintf(fp, "%s", "\n"); fprintf(fp, "%s%s", p->filename,"\t\t"); fprintf(fp, "%d%s", p->protect,"\t\t"); fprintf(fp, "%d", p->length); p=p->next; } fclose(fp); } void exit()//推出系統(tǒng) { AFD *pa = pafd->next; UFD *pu = pufd->next; while(pa){ if(pa->protect == 2){ while(pu){ if(strcmp(pa->filename, pu->filename) == 0){ pu->length = pa->point; break; } pu = pu->next; } } pa =pa->next; } saveUFD(); printUFD(); destroy(); } void operate()//命令識(shí)別 { while(1){ char command[20]; char name[][8] = {"create", "delete", "open", "close","read", "write","exit"}; puts("請(qǐng)輸入命令: \n"); scanf("%s", command); if(strcmp(command, name[0] ) == 0) create(); else if(strcmp(command, name[1] ) == 0) _delete(); else if(strcmp(command, name[2] ) == 0) open(); else if(strcmp(command, name[3] ) == 0) close(); else if(strcmp(command, name[4] ) == 0) read(); else if(strcmp(command, name[5] ) == 0) write(); else if(strcmp(command, name[6] ) == 0){ exit(); return; }else puts("無效命令，請(qǐng)重新輸入:\n"); } } void print() { puts("文件系統(tǒng)\n"); puts("***使用說明***:\n"); puts("本文件系統(tǒng)共有三個(gè)用戶分別是user1 user2 user3\n\ 系統(tǒng)命令有create, delete, open, close,read, write,exit\ \nexit----------------------------------------退出系統(tǒng)"); } int main() { print(); initMDF(); checkuser(); initAFD(); operate();//命令識(shí)別 return 0; }