操作系統(tǒng)課程設計實驗報告模擬FAT文件系統(tǒng)

1、操作系統(tǒng)課程設計之三設計任務：模擬os文件系統(tǒng)在任一os（window或者dos；也可以是在linux下，但要求能將結(jié)果演示給老師看）下，建立一個大文件，把它假象成一張盤，在其中實現(xiàn)一個簡單的模擬os文件系統(tǒng)。1、在現(xiàn)有機器硬盤上開辟10m（共10000個盤塊，每盤塊大小為1k）的硬盤空間（生成一個10m的用戶文件sdisk.dat即可），作為設定的硬盤空間。2、編寫一管理程序sdisk，對此空間進行管理，以模擬os文件系統(tǒng)，要求：、盤塊大小1k 、空閑盤塊的管理：采用位示圖法、文件空間管理：采用fat（文件分配表），每個盤塊號占2個字節(jié)、目錄項管理：、每個目錄項占用32字節(jié)，其中前8個字節(jié)（

2、0-7）為文件名，之后跟3個字節(jié)（8-10）的擴展名，26-27字節(jié)，存放文件的第一個盤塊號，最后四個字節(jié)（28-31），存放文件長度（如果目錄項對應的是下一級子目錄（文件），其文件長度部分為0）、目錄按文件方式管理，每個目錄僅用一個盤塊（即1k，最多裝32個目錄項）、第0個目錄項為本目錄，即“.”，第0個字節(jié)為“.”，即0x2e，第26-27字節(jié)指明本目錄所在盤塊。、第1個目錄項為父目錄，即“.”，第0，1個字節(jié)為“.”即0x2e,0x2e，第26-27字節(jié)指明父目錄所在盤塊。、每個目錄實際能放下文件或子目錄30項。、文件系統(tǒng)空間分配：、第0個盤塊（1k）存放磁盤信息（可以設定為格式說明“f

3、at32”、盤塊大小，盤塊數(shù)等內(nèi)容）、第1個盤塊起，至125盤塊，共125個盤塊（125k）存放fat內(nèi)容、第126、127（2個）盤塊，存放位示圖、從第128盤塊至10000盤塊，皆為數(shù)據(jù)（區(qū)）盤塊，其邏輯編號從0開始，至9872號數(shù)據(jù)盤塊，即第0數(shù)據(jù)盤塊為128號盤塊，第1數(shù)據(jù)盤塊為129號盤塊，、第0數(shù)據(jù)盤塊（即128號盤塊），存放根目錄（同樣只用一個盤塊作根目錄），由于第0、1目錄項為“.”（本目錄）, “.”（父目錄），因此根目錄下同樣只能存放30個文件或目錄，并且從第2個目錄項開始。、文件或子目錄數(shù)據(jù)，放在第1數(shù)據(jù)盤塊及以后的數(shù)據(jù)盤塊中，由用戶按需要使用。3、sdisk管理程序的功

4、能要求如下：、正常情況下，顯示等待命令輸入符號#、改變目錄命令：#cd 目錄名，改變當前工作目錄，目錄不存在時給出出錯信息#cd .，返回上一級目錄，如果是根目錄，給出提示信息、生成新目錄#md 目錄名，創(chuàng)建新目錄（需要更改fat內(nèi)容和位示圖內(nèi)容）、刪除目錄#rd 目錄名，刪除目錄，如果目錄不存在時給出出錯信息（需要更改fat內(nèi)容和位示圖內(nèi)容）、顯示目錄#dir，顯示指定目錄下或當前目錄下的信息，包括文件名、擴展名、物理地址（文件或目錄第一個盤塊號）、文件長度、子目錄、創(chuàng)建新文件#createfile 文件名.擴展名 文件長度，根據(jù)文件名.擴展名，創(chuàng)建一個目錄項（fcb），根據(jù)文件長度和位示圖

5、中空閑盤塊情況，分配足夠多的連續(xù)盤塊，給新文件（需要更改fat內(nèi)容和位示圖內(nèi)容）。、刪除文件#delfile 文件名.擴展名，在文件所在的目錄項中，將第一個字節(jié)變?yōu)?xe5，并同時修改fat內(nèi)容和位示圖內(nèi)容；如果文件不存在，給出出錯信息、文件拷貝#copyfile 老文件,新文件，為新文件創(chuàng)建一個目錄項，并將老文件內(nèi)容復制到新文件中，并同時修改fat內(nèi)容和位示圖內(nèi)容、顯示位示圖內(nèi)容#showbitmp，將位示圖內(nèi)容（已有信息部分），顯示在屏幕上（按十六進制）、顯示fat內(nèi)容#showfat，將fat內(nèi)容（已有信息部分），顯示在屏幕上（按十六進制）4、程序的總體流程為：、輸出提示符#，等待接受命

6、令，分析鍵入的命令；、對合法的命令，執(zhí)行相應的處理程序，否則輸出錯誤信息，繼續(xù)等待新命令（1、請參考“03.fat32文件系統(tǒng)簡介.doc”中，有關(guān)文件系統(tǒng)的規(guī)定； 2、請參考winhex中，目錄所顯示的信息進行編程）/關(guān)于fat 和map表的解釋/用bitset庫，做map的是否判斷，因為作業(yè)要求從數(shù)據(jù)塊從128位開始，所以bitset的前128位被置為-1，同樣fat表也是，其次，map表和fat表同樣是用數(shù)組方式做保存，這樣就略過了是對具體地址的操作，從數(shù)組的下標很容易的定位，關(guān)于對fat表和map表的用法1. 當要用到數(shù)據(jù)塊是，查詢map表（因為只做比較查詢即可）,查詢到的未用位置置1

7、，然后在fat表上進行相應記錄，在本程序做出的規(guī)定是，當文件夾fat表做-1，若是文件則按照fat做對應的順序記錄，最后一塊同樣是-1結(jié)束，2. 回收的時候，是按照fat表的首項，做順序置0，然后map也在相應位置置0#include#include#include#include#include /*/author:chenlog/enviroment:vc2008 win7/date:2011-6-5 version 1.0/*/using namespace std;const int blocknum_size=2;/盤塊號大小const int block_size=1024; /一

8、個盤塊大小數(shù)const int block_num=10001; /盤塊數(shù)量const int disk_size=1024*1000*10;/磁盤大小const int list_size=32;/目錄項大小const int map_size=10001;/map 長度const int fatnum=125;/fat的盤塊數(shù) 第塊沒有用const int fatlist=512;/每個盤口fat的記錄數(shù)const int databeg=128;/數(shù)據(jù)項開始fat號struct fcbchar fname8;/文件名char exname3;/擴展名short fnum;/首塊號int

9、length;/文件大小， 目錄則文件大小為；;struct fatidshort idfatnum*fatlist; /fat 大小512個記錄 一塊*fat;struct mapbitset maplist;*map;struct dirstruct fcb listlist_size+1;*filedir;int currentid=128; /當前fat號int currentdir=128; /當前目錄塊號初始化是+1 由于第個單元沒有使用char *file; /磁盤的首地址char *filepath=myfat; /window文件保存地址file *fp; /window 文

10、件地址string current=root;/當前路徑char cmd30;/輸入指令char command16;/*對文件存儲器進行格式化*創(chuàng)建根目錄*/void findbit(struct map *map)void init(struct fatid *fat)int i,j;for(i=1;idatabeg)fat-idi=0;elsefat-idi=-1;void format()bool i; fat=(struct fatid *)(file+block_size); /當前fat地址 map=(struct map *)(file+(fatnum+1)*block_siz

11、e); /初始化位示圖init(fat);fat-id0=9872;filedir=(struct dir *)(file+(fatnum+1+2)*block_size); /當前目錄指針地址fat-id128=-1;fat-id0=9872-1;strcpy(filedir-list0.fname,.);strcpy(filedir-list0.exname,dir);filedir-list0.fnum=currentdir;filedir-list0.length=0;strcpy(filedir-list1.fname,.);strcpy(filedir-list1.exname,d

12、ir);filedir-list1.fnum=currentdir;filedir-list1.length=0;fp=fopen(filepath,w+);fwrite(file,sizeof(char),disk_size,fp);fclose(fp);printf(初始化已經(jīng)完成,現(xiàn)在可以進行操作了!nn);/*創(chuàng)建子目錄*/int mkdir(char *str)int i,j;int blockid;/將要創(chuàng)建的fat號int blockdir;/將要創(chuàng)建的目錄塊號int listnum;/目錄塊內(nèi)編號struct fatid *flagid; struct dir *dir; /當

13、前目錄指針struct map *map;struct fatid *fat;if(strcmp(str,)=0)printf(目錄名稱不能為空n);return 0; dir=(struct dir *)(file+(currentdir)*block_size); map=(struct map *)(file+(fatnum+1)*block_size); fat=(struct fatid *)(file+block_size); for(i=databeg+1;imaplisti=0) break; if(iblock_num) printf(內(nèi)存不足n);return 0; map

14、-maplisti=1;/map 置即已用dir=(struct dir *)(file+(currentdir)*block_size);for(i=2;ilisti.fname,str)=0)printf(目錄下有同名文件夾n);return 0;for(i=2;ilisti.fname,)=0)/有空的目錄塊且無重名，第一版本的時候與上面的循環(huán)放在一起，存在一個情況是前面的建立的目錄刪除后，直接被同名的覆蓋了break;if(ilist_size)printf(內(nèi)存不足n);return 0;flagid=(struct fatid *)(file+block_size);/fat 首位

15、地址for(j=databeg+1;jidj=0)blockdir=j;break;strcpy(dir-listi.fname,str);dir-listi.fnum=blockdir;strcpy(dir-listi.exname,dir);dir-listi.length=0;dir=(struct dir *)(file+blockdir*block_size); /為新目錄項創(chuàng)建根目錄strcpy(dir-list0.fname,.);strcpy(dir-list0.exname,dir);dir-list0.fnum=blockdir;dir-list0.length=0;str

16、cpy(dir-list1.fname,.);strcpy(dir-list1.exname,dir);dir-list1.fnum=currentdir;dir-list1.length=0;flagid-idj=-1; /修改fat 目錄尾部fat-id0=fat-id0-1;printf(已經(jīng)成功創(chuàng)建目錄%s n,str);return 0;/*顯示目錄*/int listshow()int i,sumfile,sumdir,fl100,dr100;/fl 為文件的號數(shù)，dr為目錄的號數(shù)sumfile=sumdir=0;struct dir *dir;struct fatid *fat;

17、dir=(struct dir *)(file+currentdir*block_size);for(i=0;ilisti.length=0&(strcmp(dir-listi.fname,)!=0)&(dir-listi.fnum!=0)/為目錄的drsumdir=i;sumdir+;if(dir-listi.length!=0&strcmp(dir-listi.fname,)!=0)/為目錄的flsumfile=i;sumfile+;for(i=0;ilistdri.fname);for(i=0;ilistfli.fname,dir-listfli.exname);printf(n);pr

18、intf(n在該目錄下共有%d 個文件, %d 個文件夾nn,sumfile,sumdir-2);return 0;/*刪除子目錄*/int rmdir(char *str)int i;int blockid;int flag=0;/fat號int blocknum;/目錄塊struct fatid *fat;struct dir *dir;struct dir *flagdir;/標記目錄塊char c=a; /做用戶交互int m=2;/從第三個子目錄項開始搜索要刪除的目錄項情況fat=(struct fatid *)(file+block_size);dir=(struct dir *)

19、(file+currentdir*block_size);/當前目錄指針map=(struct map *)(file+(fatnum+1)*block_size);for(i=2;ilisti.fname,str)=0)/找到要刪除的子目錄break;if(ilist_size)printf(該文件夾下不存在%s,str);return 0;while(1)printf(是否確認？（y/n）);cinc;if(c=y|c=y)|(c=n|c=n)break;if(c=n|c=n)return 0;blocknum=dir-listi.fnum;flagdir=(struct dir *)(f

20、ile+blocknum*block_size);while(m!=list_size)if(strcmp(flagdir-listm.fname,)!=0)printf(該目錄下有子文件或者子目錄，不能刪除該目錄);m+;strcpy(dir-listi.fname,);/父目錄dirstrcpy(dir-listi.exname,);dir-listi.fnum=0;strcpy(flagdir-list0.fname,);/要刪除目錄的dirstrcpy(flagdir-list0.exname,);flagdir-list0.fnum=0;strcpy(flagdir-list1.fn

21、ame,);strcpy(flagdir-list1.exname,);flagdir-list0.fnum=0;map-maplistblocknum=0;fat-idblocknum=0;fat-id0=fat-id0+1;return 0;/*更改當前目錄*/int changedir(char *str)int i,j;int blocknum;/當前目錄位置int flagnum;/temp的目錄位置struct dir * flagdir,*dir;struct fatid * fat;string strflag; /為了改當前顯示的代碼dir=(struct dir *)(fi

22、le+currentdir*block_size);if(strcmp(.,str)=0)/判斷是不是上層目錄blocknum=currentdir;if(dir-list0.fnum=dir-list1.fnum)/根目錄的特征return 1;currentdir=dir-list1.fnum;/改變當前目錄指針flagdir=(struct dir *)(file+currentdir*block_size);/去上層的目錄地址for(int j=0;jlistj.fnum=blocknum)strflag=flagdir-listj.fname;break;current=curren

23、t.substr(0,(current.length()-strflag.length()-1);return 1;for(i=2;ilisti.fname,str)=0&strcmp(dir-listi.exname,dir)=0)currentdir=dir-listi.fnum;break;if(ilist_size)printf(找不到指定的目錄%sn,str);return 0;current=current+str+;return 1;/*創(chuàng)建文件*/int create(char *str,int length)/getfilenameint i,j,l,t,k;int bloc

24、kdir;int fid;/fat的首塊號int flag;/文件的首塊判斷char name8=0;/文件名稱 char exname3=0;/文件擴展名int templength; /temp文件長度struct fatid * fat;struct dir *dir;struct map *map; dir=(struct dir *)(file+(currentdir)*block_size); map=(struct map *)(file+(fatnum+1)*block_size); fat=(struct fatid *)(file+block_size); templeng

25、th=length;l=strlen(str);/取文件名for(i=0;i=8)printf(文件名稱過長n);return 0;/去擴展名j=0;i+;i+;/除去點k=l-i;for(j=0;jfat-id0)printf(文件超出磁盤容納空間n);return 0; for(i=2;ilisti.fname,name)=0&strcmp(dir-listi.exname,exname)=0) printf(改文件夾下，已經(jīng)有同名文件);return 0; if(strcmp(dir-listi.fname,)=0)break; if(ilist_size)printf(內(nèi)存不足n);r

26、eturn 0;strcpy(dir-listi.fname,name);strcpy(dir-listi.exname,exname);dir-listi.length=length;flag=1;j=databeg+1;while(1)/不斷循環(huán)if(map-maplistj!=1)if(!templength-)/當length全部被分配完截止break;/上一塊的地址if(flag)/第一次分配是的首地址dir-listi.fnum=j;/給文件的首塊map-maplistj=1;/map減少if(!flag)fat-idt=j;/fat-id0=fat-id0-1;t=j;flag=

27、0;j+;fat-idt=-1;/fat-id0=fat-id0-1; printf(已經(jīng)成功創(chuàng)建文件%s n,name);return 1;/*復制文件*/int cp(char *str,char *newname)int i,j,k,l,length;char name8=0;/文件名稱 char exname3=0;/文件擴展名struct dir *dir;l=strlen(str);/取文件名for(i=0;il;i+)namei=stri;if(stri+1=.) break;/去擴展名j=0;i+;i+;/除去點k=l-i;for(j=0;jk;j+)if(stri=0)bre

28、ak;exnamej=stri;i+;if(strcmp(newname,)=0)printf(文件名不能為空n);return 0;dir=(struct dir *)(file+currentdir*block_size);for(i=2;ilisti.fname,name)=0&strcmp(dir-listi.exname,exname)=0)break;if(ilist_size)printf(找不到指定的文件%sn,str);return 0;length=dir-listi.length ;create(newname,length);/*刪除文件*/int delfile(ch

29、ar *str)int i,j,l,k;int blocknum; /要刪除的首塊地址int temp;char name8=0;/文件名稱 char exname3=0;/文件擴展名char c=a;struct dir *dir;struct fatid *fat;struct map *map;l=strlen(str);/取文件名for(i=0;il;i+)namei=stri;if(stri+1=.) break;/去擴展名j=0;i+;i+;/除去點k=l-i;for(j=0;jk;j+)if(stri=0)break;exnamej=stri;i+;if(strcmp(str,)

30、=0)printf(文件名不能為空n);return 0; dir=(struct dir *)(file+(currentdir)*block_size); map=(struct map *)(file+(fatnum+1)*block_size); fat=(struct fatid *)(file+block_size); for(i=2;ilisti.fname,name)=0)&(strcmp(dir-listi.exname,exname)=0)break;if(ilist_size)printf(找不到%s 文件n,str);return 0;while(1)printf(是否

31、確認？（y/n）);cinc;if(c=y|c=y)|(c=n|c=n)break;if(c=n|c=n)return 0;blocknum=dir-listi.fnum;dir-listi.fnum=0;/把目錄項還原strcpy(dir-listi.exname,);strcpy(dir-listi.fname,);dir-listi.length=0;/處理fat and map 表while(fat-idblocknum!=-1)temp=fat-idblocknum;fat-idblocknum=0;fat-id0=fat-id0+1;map-maplistblocknum=0;bl

32、ocknum=temp;printf(已經(jīng)成功刪除%sn,str);return 0;int showbitmp()int i,j;int listblock_size=0;struct map *map; map=(struct map *)(file+(fatnum+1)*block_size);j=0;for(i=databeg+1;imaplisti=1)listj=i;j+;for(i=0;iblock_size;i+)if(listi!=0)printf( %0x,listi);if(i%10=0)printf(n);return 0;int findbit()return 0;i

33、nt showfat()int i,j,flag;struct fatid *fat;int listblock_size=0;fat=(struct fatid *)(file+block_size);j=0;for(i=databeg+1;iidi!=0)listj=i;j+;j=0;flag=0;for(i=0;iblock_size;i+)if(listi!=0)printf( %0x,listi);if(flag)if(j%10=0)printf(n);flag=1;j+;return 0;/*退出系統(tǒng)*/int exit()fp=fopen(filepath,w+);fwrite(

34、file,sizeof(char),disk_size,fp);fclose(fp);free(file);return 1;void welcome()/歡迎列表printf(-n);printf(n以下是使用說明n);printf(format : 對磁盤格式化.n);printf(exit : 安全退出該文件系統(tǒng),保存信息.n);printf(mkdir dirname ; 創(chuàng)建子目錄.n);printf(rmdir dirname : 刪除子目錄.n);printf(ls dirname : 顯示當前目錄下信息.n);printf(cd dirname : 更改當前目錄.n);printf(create fil