【毕业设计】模拟UNIX文件系统的设计及实现

树函数检查用户权限用户命令处理函数命令提示帮助函数改变当前目录显示当前目录下所有文件和目录创建目录删除目录创建文件打开读文件写文件关闭文件删除文件用户注销命令管理函数格式化虚拟磁盘程序设计与实现主要函数列表函数原型功能入口出口参数说明用户登陆程序初始化输入参数分析命令行字符串保存节点到虚拟磁盘文件节点号分配个磁盘块读磁盘快内容节点号写磁盘块节点号释放个磁盘块节点号打印当前路径实现删除目录树函数节点号检查用户权限节点号命令提示帮助函数显示当前目录下所有文件和目录创建目录创建文件打开文件读文件写文件关闭文件删除文件用户登出命令管理函数删除目录格式化虚拟磁盘函数之间的关系程序流程图各功能模块流程图是否否是提示输入用户名和密码用户名是否存在创建新用户读入用户信息到内存开始密码是否正确结束用户登陆是是否否遍历节点区目录是否存在找到的目录节点号送当前目录当前目录的父节点号送当前目录开始结束改变当前目录是是否否遍历节点区节点的父节点是否为当前目录节点区是否遍历完输出文件名或目录名开始结束显示目录读入位示图信息到内存读入节点信息到内存当前目录为根目录初始化打开文件表结束开始初始化函数是是否否遍历节点区要创建的目录是否存在是否有空的节点遍历节点区分配个目录节点开始结束创建目录是是否否遍历节点区要创建的文件是否存在是否有空的节点遍历节点区分配个文件节点开始结束创建文件是否是否是否遍历节点区要打开的文件是否存在提示输入打开模式将打开文件信息写入打开文件信息表遍历打开文件表文件是否已经打开提示输入开始位置和读字节数调用读块操作，读出块内字符模式是否为可读开始结束开始结束打开文件读文件是否是否遍历打开文件表文件是否已经打开提示输入写入字节数调用写块操作，写入块内字符模式是否为可写是否遍历打开文件表文件是否已经打开将打开文件表项标志位置开始结束写文件开始结束关闭文件主函数数据块的大小数据块的块数节点的大小节点的数目打开文件表的数目用户用户名密码节点文件节点号文件名文件类型文件所有者父目录的节点号文件长度存放文件的地址打开文件表节点号文件名读写模式偏移量申明函数用户命令处理函数使用说明本程序首次运行假设当前硬盘目录下还未建立和文件时会提示找不到文件，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。

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。

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。

执行命令的效果截图当想要清除该文件系统中所有内容时，可以使用命令，该命令会象里的命令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。

以下是实现建立查看进入退出删除子目录的功能以下是实现新建打开读写关闭删除文件的功能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。

命令直接退出程序。

该程序操作要点说明要先打开个文件，然后才能往该文件中写内容。

结论问题及解决办法模拟实现了文件系统，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。

通过今天上午和杨华同学查找调试，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，而且文件长度为，内容为空，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，即数组中的用户名还存在，那么问题很有可能出在调用功能模块。

我们又仔细分析了功能模块，在执行下面的这段程序时应该将文件中的内容此时该文件无内容读入数组中，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。

已经存在的用户，且密码正确，因此我们用，语句进行测试，测试结果里面的内容仍然是，说明，并没有把里面的空内容写入中，那这又是为什么呢接着我和杨华同学打开帮助文档，认真研究文档中，函数，终于找出了问题所在原来该函数有个特性，即意思是说如果要读写的字节数或要进行读写多少个字节的数据项为，则函数返回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文件的字节数为，因此，并没有改变数组中的原有内容，即的内容还是。

找到了问题的所在，就好解决了，因此只要格式化后先调用函数，初始化节点，再将中的内容填入，我们就写了下面这个函数进行调用，最后再调用函数。

问题得到彻底解决。

见上面的使用说明第条的截图收获与体会经过两周的共同努力，在项国富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。

对编程语言又有了更深层次的认识，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，向辛勤指导我们的邵志远老师和项国富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，目录摘要问题描述设计目的设计要求详细设计界面设计算法设计设计总结参考文献致谢附录模拟文件系统的设计及实现课程设计内容多用户的多级目录的文件系统设计。

概述采用树型目录结构，每个目录表称为个目录文件。

个目录文件是由目录项组成的。

每个目录项包含，个辅存磁盘块包含个目录项。

在目录项中，第字节为相应文件的外存节点号，是该文件的内部标识后为文件名，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。

的存储介质以为单位划分为块，从开始直到最大容量并顺序加以编号就成了个文件卷，也叫文件系统。

中的文件系统磁盘存储区分配图如下本次课程设计是要实现个简单的模拟文件系统。

我们在内存中开辟个虚拟磁盘空间作为文件存储器，并将该虚拟文件系统保存到磁盘上以个文件的形式，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。

课程设计任务及要求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用户登录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删除目录树节点区文件存储区引导区管理区格式化文件系统退出文件系统设计要求多用户，„„，个用户多级目录可有多级子目录具有用户登录系统初始化建文件卷提供登录模块文件的创建用命令行来实现文件的打开文件的读文件的写文件关闭删除文件创建目录建立子目录改变当前目录列出文件目录退出新增加的功能删除目录树格式化文件系统算法及数据结构算法的总体思想本课程设计是要求我们模拟文件系统功能设计个虚拟文件系统，依据文件系统的特点，其设计思想是申请的内存空间来虚拟文件系统，将其以每块划分块，采用位示图管理文件系统的方法，利用其原理将第块作为位图区，共有对节点区和数据块区分别建立位图每个节点占，每块有个节点，用共两块作为节点，总共有个节点，在位图区占用其余块作为数据区本课设要求只用到块，在位图区占用接近位。

文件系统存储区分配图如下位图区节点区数据区位图用表示未使用，表示使用节点文件控制块，描述文件信息的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，每个字节中的每位对应文件存储器中的块，状态表示相应块已占用，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改为，而在释放时，只要把被释放的物理块所对应的位由改为即可。

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，规定个文件最多只能占用个数据块，这两个数据块可以是不连续的，其块号记录在个索引块中，该索引块称为结构。

读入个文件时，先根据目录找到相应的节点号，将节点读入主存节点，