操作系统二级文件管理课程设计.doc

操作系统二级文件管理课程设计

课程设计名称： 二级文件管理系统
专 业 班 级 ： 软件工程计083-1
学 生 姓 名 ： 李晓斌
学 号 ： 20082553103
指 导 教 师 ： 任满杰

设计目的：通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部功能和实现过程的理解。

设计内容：为Linux系统设计一个简单二级文件管理系统

一、实验内容描述
1 实验目标
本实验的目的是通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现.
2 实验要求
为linux系统设计一个简单的二级文件系统.要求做到以下几点：
①可以实现下列命令：
login 用户登录
dir 列文件目录
create 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
②列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度.
③源文件可以进行读写保护.

程序设计

（1） 设计思想
本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户账号下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管理文件与设备文件等特殊内容。
（2） 主要数据结构
A 磁盘块结构体：
typedef struct distTable
{
int maxlength;
int start;
int useFlag;
distTable *next;
}diskNode;
diskNode *diskHead;
B 文件块结构体：
struct fileTable //文件块结构体
{
char fileName[10];
int strat; //文件在磁盘存储空间的起始地址
int length; //文件内容长度
int maxlength; //文件的最大长度
char fileKind[3]; //文件的属性——读写方式
struct tm *timeinfo;
bool openFlag; //判断是否有进程打开了该文件
//fileTable *next;
};
C 两级目录结构体
typedef struct user_file_directory //用户文件目录文件UFD
{
//char fileName[10];
fileTable *file;
user_file_directory *next;
}UFD;
//UFD *headFile;
typedef struct master_file_directory //主文件目录MFD
{
char userName[10];
char password[10];
UFD *user;
}MFD;
（3）函数如下；
void userCreate()
{
char c;
char userName[10];
int i;
if(used<MaxUser)
{
printf("请输入用户名：");
for(i=0;c=getch();i++)
{
if(c==13) break;
else
userName[i]=c;
printf("%c",c);
}
userName[i]='\0';
for(i=0;i<used;i++)
{
if(!strcmp(userTable[i].userName,userName))
{
printf("\n");
printf("该用户名已存在,创建用户失败\n");
system("pause");
return;
}
}
strcpy(userTable[used].userName,userName);
printf("\n");
printf("请输入密码：");
for(i=0;c=getch();i++)
{
if(c==13) break;
else
userTable[used].password[i]=c;
printf("*");
}
userTable[userID].password[i]='\0';
printf("\n");
printf("创建用户成功\n");
used++;
system("pause");
}
else
{
printf("创建用户失败，用户已达到上限\n");
system("pause");
}
fflush(stdin); //清除文件缓冲区
}

int login()
{
char name[10],psw[10];
char c;
int i,times;
printf("请输入用户名:");
for(i=0;c=getch();i++)
{
if(c==13) break;
else
name[i]=c;
printf("%c",c);
}
name[i]='\0';
for(i=0;i<used;i++)
{
if(!strcmp(userTable[i].userName,name))
break;
}
if(i==used)
{
printf("\n您输入的用户名不存在\n");
system("pause");
return -1;
}
for(times=0;times<3;times++)
{
memset(psw,'\0',sizeof(psw)); //将psw数组内的内容设置为空
printf("\n请输入密码:");
for(i=0;c=getch();i++)
{
if(c==13) break;
else
psw[i]=c;
printf("*");
}
printf("\n");
for(i=0;i<used;i++)
{
if(!strcmp(psw,userTable[i].password))
{
printf("用户登录成功\n");
system("pause");
break;
}
}
if(i==used)
{
printf("您输入的密码错误，您还有%d次输入机会\n",2-times);
if(times==2) exit(0);
}
else break;
}
fflush(stdin);
return i;
}
int requestDist(int &startPostion,int maxLength)
{
int flag=0; //标记是否分配成功
diskNode *p,*q,*temp;
p=diskHead;
while(p)
{
if(p->useFlag==0&&p->maxlength>maxLength)
{
startPostion=p->start;
q=(diskNode *)malloc(sizeof(diskNode));
q->start=p->start;
q->maxlength=maxLength;
q->useFlag=1;
q->next=NULL;
diskHead->start=p->start+maxLength;
diskHead->maxlength=p->maxlength-maxLength;
flag=1;
temp=p;
if(diskHead->next==NULL) diskHead->next=q;
else
{
while(temp->next) temp=temp->next;
temp->next=q;
}
break;
}
p=p->next;
}
return flag;
}

void fileCreate(char fileName[],int length,char fileKind[]) //创建文件
{
//int i,j;
time_t rawtime;
int startPos;
UFD *fileNode,*p;
for(p=userTable[userID].user->next;p!=NULL;p=p->next)
{
if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
{
printf("文件重名，创建文件失败\n");
system("pause");
return;
}
}
if(requestDist(startPos,length))
{
fileNode=(UFD *)malloc(sizeof(UFD));
fileNode->file=(fileTable *)malloc(sizeof(fileTable)); //这一步必不可少，因为fileNode里面的指针也需要申请地址，否则fileNode->file指向会出错
strcpy(fileNode->file->fileName,fileName);
strcpy(fileNode->file->fileKind,fileKind);
fileNode->file->maxlength=length;
fileNode->file->strat=startPos;
fileNode->file->openFlag=false;
time(&rawtime);
fileNode->file->timeinfo=localtime(&rawtime);
fileNode->next=NULL;
if(userTable[userID].user->next==NULL)
userTable[userID].user->next=fileNode;
else
{
p=userTable[userID].user->next;
while(p->next) p=p->next;
p->next=fileNode;
}
printf("创建文件成功\n");
system("pause");
}
else
{
printf("磁盘空间已满或所创建文件超出磁盘空闲容量，磁盘空间分配失败\n");
system("pause");
}
}

void freeDisk(int startPostion)
{
diskNode *p;
for(p=diskHead;p!=NULL;p=p->next)
{
if(p->start==startPostion)
break;
}
p->useFlag=false;
}

void fileDel(char fileName[])
{
UFD *p,*q,*temp;
q=userTable[userID].user;
p=q->next;
while(p)
{
if(!strcmp(p->file->fileName,fileName)) break;
else
{
p=p->next;
q=q->next;
}
}
if(p)
{
if(p->file->openFlag!=true) //先判断是否有进程打开该文件
{
temp=p;
q->next=p->next;
freeDisk(temp->file->strat); //磁盘空间回收
free(temp);
printf("文件删除成功\n");
system("pause");
}
else
{
printf("该文件已被进程打开,删除失败\n");
system("pause");
}
}
else
{
printf("没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\n");
system("pause");
}
}

void fileCat(char fileName[]) //查看文件内容
{
int startPos,length;
int k=0;
UFD *p,*q;
q=userTable[userID].user;
for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
{
if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
break;
}
if(p)
{
startPos=p->file->strat;
length=p->file->length;
p->file->openFlag=true; //文件打开标记
printf("*****************************************************\n");
for(int i=startPos;k<length;i++,k++)
{
if(i%50==0) printf("\n"); //一行大于50个字符换行
printf("%c",disk[i]);
}
printf("\n\n*****************************************************\n");
printf("%s已被read进程打开,请用close命令将其关闭\n",p->file->fileName);
system("pause");
}
else
{
printf("没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\n");
system("pause");
}
}

void fileWrite(char fileName[]) //写入
{
UFD *p,*q;
q=userTable[userID].user;
int i,k,startPos;
for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
{
if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
break;
}
if(p)
{
if(!strcmp(p->file->fileKind,"r")) //判断文件类型是否允许写入
{
printf("该文件是只读文件,写入失败\n");
system("pause");
return;
}
char str[500];
printf("please input content:\n");
gets(str);
startPos=p->file->strat;
p->file->openFlag=true; //文件打开标记
p->file->length=strlen(str);
if(p->file->length>p->file->maxlength)
{
printf("写入字符串长度大于该文件的总长度,写入失败\n");
system("pause");
return;
}
for(i=startPos,k=0;k<(int)strlen(str);i++,k++)
disk[i]=str[k];
printf("文件写入成功,请用close命令将该文件关闭\n");
system("pause");
}
else
{
printf("没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\n");
system("pause");
}
}

void fileDir(char userName[]) //显示某一用户的所有文件
{
UFD *p;
int i,k;
for(i=0;i<MaxUser;i++)
{
if(!strcmp(userTable[i].userName,userName))
{
k=i;break;
}
}
if(i==MaxUser)
{
printf("没有找到该用户，请检查输入用户名是否正确\n");
system("pause");
return;
}
else
{
p=userTable[k].user->next;
printf("********************************************************************************\n");
printf("文件名 文件长度 文件在磁盘的起始地址 文件类型 创建时间\n");
for(;p!=NULL;p=p->next)
printf("%s %d %d %s %s",p->file->fileName,
p->file->maxlength,p->file->strat,p->file->fileKind,asctime(p->file->timeinfo));
printf("********************************************************************************\n");
system("pause");
}
}

void diskShow() //文件在磁盘上的属性
{
diskNode *p;
int i=0,unusedDisk=0;
printf("***************************************************************************\n");
printf(" 盘块号 起始地址 容量(bit) 是否已被使用\n");
for(p=diskHead;p!=NULL;p=p->next,i++)
{
if(p->useFlag==false) unusedDisk+=p->maxlength;
printf(" %d %d %d %d \n",i,p->start,p->maxlength,p->useFlag);
}
printf("***************************************************************************\n");
printf("磁盘空间总容量：512*1024bit 已使用：%dbit 末使用：%dbit\n\n",MaxDisk-unusedDisk,
unusedDisk);
system("pause");
}

void fileClose(char fileName[]) //文件关闭
{
UFD *p,*q;
q=userTable[userID].user;
for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
{
if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
break;
}
if(p)
{
p->file->openFlag=false;
printf("%s文件已关闭\n",p->file->fileName);
system("pause");
}
else
{
printf("没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\n");
system("pause");
}
}

心得体会
在设计程序之前，我先花费了一天多的时间思考设计该程序的思路，熟悉了一下学过的课本，把以前忘了的东西又熟悉了一下，然后就通过操作系统要求开始设计程序了，我采用了一个模块一测试，成功之后在写另一个模块，刚开始创建文件，显示你创建成功了，可是却在指定路径中没有该文件，只有一个二级文件目录，经过我认真的查看，发现我用的函数是创建目录的，而非创建文件。 随后我就选择了给他指定一个二级文件目录，在该目录中创建文件，终于测试成功了，接着我有创建了删除文件函数，打开文件函数，关闭文件函数，如文件函数，写文件函数，虽然也遇到了好多问题，我通过测试，查资料，细心的修改和调试后，最后还是一个模块一个模块的成功完成了，但是没法实现读写保护，而且整体测试时也出现了一些逻辑问题，例如：对于创建的只读文件，只写文件，可读可写文件均可以进行读写，这不符合逻辑，经过我的认真思考后，我把程序修改了一下，实现了在读，写文件前，先打开文件，而且对于只读文件，只能读取，不能写入，对于只写文件，只能写入不能读取，对于可读可写文件，既可以读取，又可以写入等功能。对于读写保护，我试着用打开文件来控制，当读文件时，可以显示打开的文件列表，该文件列表中只有只读文件和可读可写文件，当你从只写文件读取时，提示你这是只写文件，不能读取。同理，在写文件时，显示的打开的文件列表中只有只写文件和可读可写文件，当你对只读文件写入内容时，提示你这是只读文件，不能写入。这样实现了文件的读写保护。
虽然本次课程设计的所做的程序规模不是很大，但在编程中我也充分体味到作为一名程序员，要有严密的逻辑思维能力的重要性，充分学好一些逻辑学科的重要性；一个没有逻辑的程序，就不能完美地实现所要完成的功能， 因此，以后学习中一定会注重培养自己的逻辑思维能力，为自己成为一个高级软件工程师做好铺垫。
通过这一个星期的课程设计，加深了对于操作系统这门课程的兴趣以及深入理解，培养了耐心、认真、永不放弃等优良品质。通过这次课程设计使我相信只要做，就能做到，增强了我的自信心。当然我也深深地感到了自己对某些知识的认识不足与缺陷，今后我将通过多看书及多编程序等实际手段入手，希望自己的编程能力能得到一定的提高。