• 操作系统: 二级文件夹文件系统的实现(c/c++语言)


    操作系统的一个课程设计,实现一个二级文件夹文件系统。

    用disk.txt模拟磁盘,使用Help查看支持的命令及其操作方式,root为超级用户(写在disk.txt中)
    
    文件的逻辑结构:流式文件。
    物理结构:链接文件。

    物理空间管理:空暇链法。

    文件夹结构:二级文件夹结构。 文件夹搜索技术:线性搜索。

    FCB:含文件相关的所有属性。

     物理盘块的设计(disk.txt)

    以一个文本文件disk.txt模拟硬盘,设定硬盘容量分为100个物理块,每一个物理块的大小512字节(为了測试方便,最后68个数据块每一个的大小为256字节),盘块之间用(‘ ’)切割。

    因此一个盘块:512字节数据+1字节( )切割符=513字节。则disk.txt 长度=51300(100×513)+1字节(文件结束符)=51301字节。

    100块盘块的分布:

    1: MFD块,存放MFD信息;

    217: UFD块,存放UFD信息;

    1833: UOF块,存放UOF信息;

    其余物理块用于存放文件内容。

    # MFD块的设计

    硬盘的第1个物理块固定用于存放主文件文件夹MFDMFD结构例如以下:

    typedef struct mfd{
      username ;//username 14B
      userpwd ;//password14B
      link;  //该用户的UFD所在的物理块号(4B)
    }MFD;

    每一个MFD项占32字节。因此,1个物理块可存放512/32=16MFD(用户),即本文件系统最多可管理16个用户。例如以下表1所看到的:

    username

    password

    用户文件文件夹地址

    Peter

    12345

    3

    Ben

    Abc

    5

             表文件系统用户文件夹信息表

    2#-17# UFD块的设计

    2#17#物理块:固定用于存放用户文件文件夹UFD

    假设一个用户须要一个UFD块。因此,16个用户共须要16UFD块。

    UFD结构例如以下:

    typedef struct {
     filename  //文件名称14B;
     mode;  ///文件权限0-readonly;1-writeonly;2-read/write
     length; ///文件长度(以字节数计算)
     addr;//该文件的第1个文件块对应的物理块号
    }UFD;

    一个UFD项设为32 Bytes。一个块可存放16UFD项。则一个用户最多可创建16个文件。例如以下表2所看到的:

    Filename

    Mode

    Length

    Addr

    A

    1

    3

    50

    B

    2

    5

    52

                                                                                                                                          表用户文件文件夹信息表

    18#-33# UOF块的设计

    18#-33#物理块:固定用于存放主文件文件夹UOF,假定一个用户须要一个块存放UOF。一个UOF项占32字节,则一个块可存放512/3216UOF,即一个用户可同一时候打开的文件数为16个。用户已打开表”(UOF)。用以说明用户当前正在使用文件的情况。

    假设用户最多同一时候找开或建立16个文件。则用户已打开文件表UOF应该有16个登记栏,结构例如以下表3所看到的:

    文件名称

    文件属性

    状态(打开/建立)

    读指针

    写指针

    应该为16个登记栏

                                       表主文件文件夹信息表

    用户请求打开或建立一个文件时。对应的文件操作把有关该文件的信息登记到UOF中。读指针和写打针用于指出对文件进行存取的对应位置。

     34#-100# 数据块的设计

    34#-100#:数据块(物理块每一个256字节),用于存放文件内容;为了实现物理块的分配和回收,程序始终维护一个空暇物理块表。以物理块号从小到大排列。

    物理块以链接分配方式,以最先适应法从空暇表中分配。

    数据结构例如以下:

    typedef struct cluster
    {Num ;////物理块号
    long  nextcluster;/////指向下一物理块号
    }Cluster;

    主要结构分析清楚了之后,程序流程图就不在这里画了。

    我使用的二维vector存储这些结构体,每次程序启动的时候先从文件里读取这些信息至内存,各种信息直接在内存中改动。使用sysc指令将内存中的信息同步至disk.txt。

    须要注意的几个问题:

    (一)函数指针的运用

    在众多对输入命令的函数处理中,假设採用if..else..或者switch..case..的方法势必会造成代码的冗余以及代码简洁度的缺失。在这里我用到了函数指针的方法,定义一个结构体专门用于存储命令的字符串和对应的函数处理名称(函数指针),这样仅仅须要一次for循环遍历就能够简洁高效的处理这些命令,既体现了代码规范中的简洁高效的规则,又帮助自己深刻理解了C++语法中函数指针的应用。

    typedef void(*func)(void);
    typedef struct hand
    {
    	char *pname;
    	func handler;
    }HAND_TO;

    HAND_TO handlerlist[] =
    {
    	{ "Chmod", do_Chmod },
    	{ "Chown", do_Chown },
    	{ "Mv", do_Mv },
    	{ "Copy", do_Copy },
    	{ "Type", do_Type },
    	{ "Passwd", do_Passwd },
    	{ "Login", do_Login },
    	{ "Logout", do_Logout },
    	{ "Create", do_Create },
    	{ "Delete", do_Delete },
    	{ "Open", do_Open },
    	{ "Close", do_Close },
    	{ "Write", do_Write },
    	{ "Read", do_Read },
    	{ "Help", do_Help },
    	{ "dir", do_dir},
    	{ "sysc",do_sysc},
    	{ "Register", do_register},
    	{ "Exit", do_exit},
    	{ "Clear", do_Clear},
    	{ NULL, NULL }
    };
    


    (二)文件物理块的设计

    在对文件内容的分块存储中。由于UOF中仅仅记录了文件内容的起始物理块。这对于写指针来说定位当前位置是能够实现的,由于我仅仅须要记录最后一个物理块的偏移量就可以。追加写入的时候直接迭代到最后一个物理块进行写入。

    可是对于读指针来说。仅仅记录最后一个物理块的偏移量是不能够的,由于我上一次读的位置不一定位于文件的末尾,这样就会产生没有数据记录当前读的物理块的块号。对此我的解决方法是读指针记录当前字节的总数,这样读指针/256能够得出当前的物理块的块号。读指针%256能够得出当前读的物理块的偏移量。

    问题得到了完美的解决。

    void do_Write()
    {
    	//Write	filename buffer nbytes 写文件   物理空间68
    
    	int is_ok = 0;
    	for (int i = 0; i < FileState[curID].size(); i++)
    	{
    		if (strcmp(FileState[curID][i].filename, cmd_in.cmd_num[1].c_str()) == 0)
    		{
    			is_ok = 1;
    			break;
    		}
    	}
    	if (is_ok == 0)
    	{
    		cout << "文件尚未打开!

    " << endl; return; } char buf[1024]; stringstream ss; ss << cmd_in.cmd_num[3]; int temp; ss >> temp; for (int i = 0; i < FileInfo[curID].size(); i++) { if (strcmp(FileInfo[curID][i].filename, cmd_in.cmd_num[1].c_str()) == 0) { if (FileInfo[curID][i].mode == 1 || FileInfo[curID][i].mode == 2)//推断权限 { break; } else { cout << "没有写的权限!" << endl; return; } } } int index; for (int i = 0; i < FileState[curID].size(); i++) { if (strcmp(FileState[curID][i].filename, cmd_in.cmd_num[1].c_str()) == 0) { index = i; break; } } //起始物理块 int address; for (int i = 0; i < FileInfo[curID].size(); i++) { if (strcmp(FileInfo[curID][i].filename, cmd_in.cmd_num[1].c_str()) == 0) { address = FileInfo[curID][i].addr; break; } } //注意:此处发生了更改。 cout << "请输入buff的内容:" << endl; gets(buf); fflush(stdin); //strcpy(buf, cmd_in.cmd_num[2].c_str()); int wbegin; wbegin = FileState[curID][index].write_poit; //找到写指针所在的最后一个磁盘 while (FileCluster[address].next_num != address) address = FileCluster[address].next_num; vector <int> newspace_num;//计算将要占用的物理块的数量 newspace_num.clear(); //int num = (256-wbegin+temp) / 256-1; if (temp <= 256 - wbegin) num = 0; else { num = ceil((temp - (256 - wbegin))*1.0 / 256); } newspace_num.push_back(address); //cout << newspace_num.size() << endl;// for (int i = 0; i < FileCluster.size(); i++) { if (newspace_num.size() == num+1) break; if (FileCluster[i].is_data == 0) { newspace_num.push_back(i); FileCluster[i].is_data = 1; } } for (int k = 0; k < newspace_num.size() - 1; k++) { FileCluster[newspace_num[k]].next_num = newspace_num[k + 1]; } for (int i = 0; i < temp; i++) { if (wbegin == 256) { wbegin = 0; address = FileCluster[address].next_num; } FileCluster[address].data[wbegin] = buf[i]; wbegin++; } //更新写指针 FileState[curID][index].write_poit = wbegin; cout << "磁盘写入成功!" << endl; return; }


    本实验所有源代码请到我的  Github下载,也欢迎大家fork继续进行完好。




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