实验二--文件系统模拟设计.doc

实验二 文件系统模拟设计

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15

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实验二 文件系统模拟设计
一、实验目的
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。
二、实验内容
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）可以实现下列几条命令（至少4条）；

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
三、实验内容指导提示
（1）首先应确定文件系统的数据结构:主目录、子目录及活动文件等。主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。
（2)用户创建的文件,可以编号存储于磁盘上.如file0，file1，file2.。.并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。
★★★★★《程序设计思想参考》
〈程序设计>
(1）设计思想
本系统是模拟实现多用户多目录的文件系统（8个用户）,在系统出现登录后 ，输入用户与口令，在用户登录系统后，可建立文件卷,将用户输入的文件保存在指定的文件中.系统的命令与其命令的具体实现,此模拟系统共提供了上述命令,并根据命令的含义与要求,用C++编程来完成所有具体操作。该系统可以模拟完成用户的登陆和验证,列出文件和目录，新建目录,改变目录，创立和编写文件,删除文件和退出系统等功能。【注：在linux下用g++编译C++】
(2)主要数据结构
用户结构：账号与密码结构
typedef struct users
{
 char     name［8］;
 char     pwd［10］;
｝users;
本系统有8个默认的用户名,前面是用户名,后面为密码，用户登陆时只要输入正确便可进入系统,否则提示失败要求重新输入。
users usrarray［8] =
｛
 "usr1”，"usr1"，
 ”usr2"，”usr2”，
 "usr3”，”usr3”，
 ”usr4”，”usr4",
 ”usr5”,”usr5",
 "usr6”，"usr6”，
 "usr7",”usr7",
 "usr8”,"usr8",
｝；
(3）数据结构说明
a）文件结构链表
struct fnode
{
    char filename[FILENAME_LENGTH］；
 int  isdir；
 int isopen；
 char content［255］；
 fnode ＊parent；
 fnode *child;
 fnode *prev；
 fnode *next;
｝;
b）函数介绍
fnode *initfile（char filename[]，int isdir）；//初始化文件或目录 
 void createroot（);//建立系统根目录
 int run()；系统运行
 int findpara（char ＊topara)；对参数进行处理
 bool chklogin(char ＊users, char ＊pwd）；检查账号与口令
 void help()；命令列表
 int mkdir（);建立目录
 int create（);建立文件
 int read（);读取文件
 int write（);写入文件
 int del（);删除文件
 int cd（）;切换目录
 int dir（);文件与目录列表
(4)各模块流程图

(5)、模拟文件系统参考程序清单
#include "stdio。h”
#include ”iostream.h"
＃include ”string。h"
＃include ”iomanip.h”

#define FILENAME_LENGTH 10 //文件名称长度
＃define COMMAND_LENGTH 10  //命令行长度
#define PARA_LENGTH 30    //参数长度

//账号结构
 typedef struct users
｛
 char     name［8］;
 char     pwd［10］;
｝users；
 //文件结构
struct fnode
{
    char filename［FILENAME_LENGTH］;
 int  isdir;
 int isopen；
 char content[255］；
 fnode ＊parent;
 fnode ＊child；
 fnode *prev；
 fnode ＊next;
}；

//账号
users usrarray[8] =
｛
 ”usr1"，”usr1”，
 "usr2”,”usr2"，
 "usr3","usr3"，
 "usr4"，”usr4”,
 "usr5"，”usr5”,
 ”usr6”,”usr6”,
 "usr7”，”usr7",
 ”usr8"，"usr8”，
}；
 fnode ＊initfile(char filename［］，int isdir);
 void createroot（);
 int run()；
 int findpara（char *topara)；
 bool chklogin（char *users， char ＊pwd）；
 void help（);
 int mkdir(）;
 int create（);
 int read（);
 int write（）;
 int del（）;
 int cd（);
 int dir（);
fnode *root，＊recent，*temp，＊ttemp;
char para[PARA_LENGTH］,command［COMMAND_LENGTH],temppara[PARA_LENGTH］,recentpara[PARA_LENGTH］；

//创建文件与目录结点
 fnode＊ initfile(char filename［],int isdir）
{
    fnode ＊node=new fnode；
    strcpy（node-〉filename,filename）；
    node—>isdir=isdir;
 node—〉isopen=0；
 node->parent=NULL;
    node-〉child=NULL;
 node-〉prev=NULL;
 node—>next=NULL;
 return node；
}
//创建文件存储结点
void createroot ()
{
   recent=root=initfile(”/",1）;
   root—>parent=NULL;
   root—〉child=NULL；
   root—〉prev=root->next=NULL;
   strcpy(para，”/”);

  }
int mkdir(）
{ 
 temp=initfile(” ”，1）；
 cin>〉temp—〉filename;
 if(recent-〉child==NULL） 
   ｛
     temp—>parent=recent；
  temp->child=NULL;
  recent-〉child=temp;
  temp—〉prev=temp—〉next=NULL；

  }
   else
   ｛
    ttemp=recent-〉child;
 while（ttemp—〉next）
 ｛
    ttemp=ttemp—〉next；
    if(strcmp（ttemp->filename，temp—>filename)==0&&ttemp->isdir==1）
    ｛
        printf(”对不起,目录已存在!”)；
     return 1;
     ｝
 ｝
      ttemp->next=temp；
   temp->parent=NULL；
   temp—〉child=NULL;
   temp-〉prev=ttemp;
   temp—>next=NULL;

  }
return 1；
｝
int create（)
｛ 
 temp=initfile（” ”，0）；
 cin>〉temp->filename；
 cin>>temp—〉content；
 if（recent->child==NULL) 
   ｛
     temp->parent=recent；
  temp—〉child=NULL;
  recent—>child=temp;
  temp—〉prev=temp->next=NULL；
  cout〈〈”文件建立成功！”<<endl;
  ｝
   else
   ｛
    ttemp=recent—〉child；
 while（ttemp->next)
 ｛
    ttemp=ttemp—>next；
    if(strcmp(ttemp-〉filename,temp->filename)==0&&ttemp->isdir==0)
    ｛
        printf(”对不起，文件已存在!”)；
     return 1；
     }
 ｝
      ttemp—〉next=temp;
   temp—〉parent=NULL；
   temp->child=NULL；
   temp->prev=ttemp；
   temp—>next=NULL；
   cout〈〈”文件建立成功！”〈<endl；
   }

return 1;
｝

int dir（)
{
int i=0,j=0;
temp=new fnode;
temp=recent；
if（temp！=root)
｛cout〈〈"      <DIR>                         ”<〈"。.”〈〈endl;i++；}
if(temp—>child==NULL)
{
    cout〈〈"Total: ”<〈” directors                  ” 〈<i<<"          files                ”〈〈 j 〈〈endl；
 return 1；
｝
temp=temp-〉child；
while(temp）
{
    if(temp—>isdir）
 ｛cout<〈”      <DIR〉                        "<<temp—>filename<<endl；i++；｝
 else
 {cout<〈"      <FILE>                       ”〈<temp-〉filename<<endl；j++；}
 temp=temp->next;
 ｝
cout<〈"Total： ”〈〈" directors                  ” 〈<i〈〈”          files                "<< j <〈endl;
｝

int read()
{
char filename［FILENAME_LENGTH］；
cin>>filename;
   if(recent->child==NULL)
   {
   cout<〈"文件不存在!"〈<endl；
   return 1;
  ｝
   if(strcmp(recent—>child-〉filename,filename）==0）
   ｛
    cout〈〈recent—>child-〉content〈〈endl；
    return 1;
  }
   else
   {
   temp=recent—〉child;
   while(temp—>next)
   ｛
   if（strcmp（temp->next-〉filename,filename）==0）
   {cout〈<temp->next—〉content<〈endl;
   return 1;｝
  ｝
   cout<<”文件不存在!”<〈endl;

   }

｝
int write()
{
char filename［FILENAME_LENGTH]；
cin〉>filename；
   if（recent—〉child==NULL）
   ｛
   cout<<”文件不存在！”<<endl;
   return 1；
  ｝
   if（strcmp(recent-〉child->filename,filename)==0）
   {
    recent—〉child—>isopen=1;//设置文件标记为打开
    cin>>recent-〉child-〉content;
    recent-〉child—〉isopen=0；//设置文件标记为关闭
    cout<<”文件写入成功!”〈〈endl;
    return 1;
  }
   else
   {
   temp=recent—〉child;
   while（temp->next)
   {
   if(strcmp(temp->next—>filename，filename）==0）
   {
    recent—〉child-〉isopen=1；//设置文件标记为打开
       cin〉>temp->next->content；
    recent—〉child-〉isopen=0；//设置文件标记为关闭
    cout<<”文件写入成功！"〈〈endl;
   return 1;}
  ｝
   cout〈〈”文件不存在！"〈<endl；

   ｝
｝
int cd（）
{  char topara［PARA_LENGTH］;
 cin〉〉topara；
   if(strcmp(topara，"。。”)==0)
   {
      int i;
   while（recent-〉prev）
   recent=recent—>prev;
   if(recent—〉parent)
   {
   recent=recent—〉parent；
   ｝

   i=strlen（para）；
   while（para[i］！='/’ && i>0） i-—;
   if(i！=0）
    para［i]=’\0’;
   else
    para［i+1］=’\0’;
｝
else
{
 findpara(topara）；
}
return 1；
｝
int findpara（char *topara）
｛
   int i=0;
   int sign=1；
   if(strcmp(topara，”/”)==0）
   ｛
    recent=root；
    strcpy（para，”/”);
    return 1;
   }
   temp=recent；
   strcpy(temppara，para)；
   if(topara[0］==’/’)
   ｛
    recent=root—〉child;
    i++；
    strcpy(para，”/”);
   ｝
   else
   ｛
      if(recent！=NULL ＆& recent！=root)
          strcat（para,"/")；
        if（recent ＆& recent—>child)
  ｛
   if(recent-〉isdir)
           recent=recent—>child;
         else
   ｛
      printf（”路径错误!\n”）;
   return 1；
  }
  ｝
}
   while（i<=strlen(topara) &＆ recent)
   {
    int j=0；
    if(topara［i］==’/' ＆& recent-〉child）
    {
    i++；
    if(recent->isdir）
        recent=recent->child；
    else
    ｛printf（”路径错误\n”)；
        return 0；
   }
    strcat（para,”/"）;
  ｝
   while(topara[i］!=’/’ && i〈=strlen(topara））
   {
      recentpara[j］=topara[i]；
   i++;j++；
   }
   recentpara［j]='\0'；
   while（(strcmp(recent—>filename,recentpara）！=0 ｜| (recent-〉isdir!=1）) ＆& recent—〉next!=NULL）
   {
       recent=recent->next;
  ｝
   if（strcmp(recent-〉filename，recentpara)==0）
   {
    if(recent—>isdir==0）
    {strcpy（para,temppara）；
    recent=temp;
    printf("是文件不是目录。\n")；
    return 0;
   ｝
    strcat（para，recent-〉filename);
  }
   if（strcmp（recent->filename,recentpara)！=0 || recent==NULL）
   ｛
   strcpy（para,temppara）;
   recent=temp;
   printf("输入路径错误\n"）;
   return 0；
   }
  ｝
return 1；
}
int del（）
{
  char filename［FILENAME_LENGTH]；
  cin〉>filename;

  temp=new fnode;

  if(recent-〉child）
  ｛
    temp=recent-〉child；
 while(temp->next && (strcmp(temp->filename,filename）！=0 ｜｜ temp—〉isdir!=0））
        temp=temp->next;
 if(strcmp（temp->filename,filename）!=0）
 ｛
    cout〈〈”不存在该文件！”〈〈endl;
    return 0;
 }
 ｝
  else
  ｛
    cout<〈"不存在该文件！"<〈endl；
  return 0;
 }

  if(temp-〉parent==NULL)
  ｛
   temp—〉prev—〉next=temp—〉next；
   if(temp->next）
     temp—>next—>prev=temp-〉prev；
        temp—>prev=temp—〉next=NULL；
 ｝
  else
  ｛
   if(temp—>next)
    temp—〉next->parent=temp->parent;
   temp-〉parent-〉child=temp-〉next;
 ｝
  delete temp；
  cout<〈”文件已删除!"〈〈endl;
}

bool chklogin（char ＊users， char *pwd)
｛
 int i；
 for（i=0; i<8; i++)
 ｛
  if（ (strcmp(users，usrarray［i］.name)==0) &＆ （strcmp(pwd，usrarray［i].pwd）==0）)
   return true;
 }
 return false；
｝
void help（void)
｛
 cout<〈"                  命  令  一  览               ”<〈endl；
 cout〈〈endl;
 cout〈〈"create：             建立文件。                ”〈<endl;
 cout〈〈"read:               读取文件。                  "〈<endl;
 cout〈<"write:              写入文件,支持多线程          ”〈〈endl；
 cout<〈”del   ：             删除文件。                  ”<<endl；
 cout<〈"mkdir:              建立目录。                ”〈〈endl;
 cout〈〈"cd:                 切换目录。                  ”<〈endl;
 cout<〈"logout:             退出登录。                ”〈〈endl;
}
int run()
{
  cout<<”linux：”<〈para〈〈"〉"；
  cin>>command；
   if（strcmp（command,”mkdir”)==0)
   mkdir（)；
 else if(strcmp（command,"dir")==0）
   dir(）；
 else if（strcmp（command,"cd")==0）
   cd();
  else if（strcmp(command，"create”)==0)
   create（)；
 else if(strcmp（command，”read")==0)
   read()；
 else if（strcmp(command，"write"）==0)
   write（）;
else if(strcmp（command，”del")==0)
   del（)；
else if（strcmp（command，"help”)==0)
   help(）；
  else if(strcmp（command,”logout”)==0）
 return 0；
    else
  cout<〈"请参考help提供的命令列表！"<〈endl;
 ｝
int main(）
{
int i=0;
bool in=false；
char users［8］,pwd[12］;
   cout〈〈”｜———-——---——---—-—————---——-—---—---—————---—-—-————-----—---——-—-｜”<<endl;
   cout〈〈”｜                       c语言模拟Linux文件系统                     |”<<endl;
   cout〈<"|            账号：usr1-usr8      密码：usr1-usr8           |"〈<endl;
   cout〈<”|                      你只有三次机会来试验账号                   |”〈<endl；
   cout<〈”|                  键入help可以获取帮助                     |"<〈endl；
   cout〈〈"｜_________________________________________________________________|"<〈endl;
   cout<〈endl;
while（i〈3）
{
cout〈〈"Login:”;
cin>>users;
cout<<”Pass:”；
cin〉>pwd;
if（chklogin（users,pwd)）
{in=true;break;｝
i++；
}
createroot（）;
while（in)
｛
if(！run（））
break;
}
}

六、实验实习或教学实习报告要求
（按照标准的实验报告要求书写）
七、实验实习成绩评定方式
根据学生的学习态度、上机完成结果等按“A、B、C、D”综合考核评定或按百分制评定。