操作系統(tǒng)課程設(shè)計(文件系統(tǒng)管理)

1、評定等級 操作系統(tǒng)課程設(shè)計文件系統(tǒng)管理學(xué) 院 計算機學(xué)院 專 業(yè) 計算機科學(xué)與技術(shù) 班 級 姓 名 學(xué) 號 2013年1月8日廣東工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院制文件系統(tǒng)管理一、實驗?zāi)康哪M文件系統(tǒng)的實現(xiàn)的基本功能，了解文件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和文件系統(tǒng)的管理方法看，加深了解文件系統(tǒng)的內(nèi)部功能的實現(xiàn)。通過高級語言編寫和實現(xiàn)一個簡單的文件系統(tǒng)，模擬文件管理的工作過程，從而對各種文件操作系統(tǒng)命令的實質(zhì)內(nèi)容和執(zhí)行過程有比較深入的了解。二、實驗內(nèi)容和要求編程模擬一個簡單的文件系統(tǒng)，實現(xiàn)文件系統(tǒng)的管理和控制功能。在用戶程序中通過使用文件系統(tǒng)提供的create，open，read，write，close，delete等文件

2、命令，對文件進行操作。以下報告主要包括：1.可行性分析2.需求分析3.概要設(shè)計4.詳細設(shè)計5.測試6.總結(jié)三、可行性分析1、技術(shù)可行性對于圖形編程還不了解，但是經(jīng)過本學(xué)期的三次實驗的練習(xí)，可以設(shè)計好命令操作界面。利用大二期間學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以模擬出此課程設(shè)計的要求。2、經(jīng)濟可行性課程設(shè)計作為本課程的練習(xí)及進一步加深理解。與經(jīng)濟無關(guān)，可以不考慮。（零花費，零收益）3.法律可行性自己編寫的程序，僅為練習(xí)，不作其他用途，與外界沒什么聯(lián)系，可行。四、需求分析編寫程序?qū)崿F(xiàn)文件系統(tǒng)，主要有以下幾點要求：1、實現(xiàn)無窮級目錄管理及文件管理基本操作2、實現(xiàn)共享“別名”3、加快了文件檢索五、概要設(shè)計為了克服單級目

3、錄所存在的缺點，可以為每一位用戶建立一個單獨的用戶文件目錄UFD（User File Directory）。這些文件目錄可以具有相似的結(jié)構(gòu)，它由用戶所有文件的文件控制塊組成。此外，在系統(tǒng)中再建立一個主文件目錄MFD （Master File Directory）；在主文件目錄中，每個用戶目錄文件都占有一個目錄項，其目錄項中包括用戶名和指向該用戶目錄的指針。本設(shè)計主要實現(xiàn)下面幾個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：M D F用戶名文件目錄指針用戶名文件目錄指針 U F D文件名保護碼文件長度文件名···A F D打開文件名打開保護碼讀寫指針總體的流程圖如下：六、詳細設(shè)計主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

4、：1.MFD（Master File Directory），主要用以存放用戶，可以增加存放密碼的字符數(shù)組，本設(shè)計沒有保密安全方面的憂慮，為了使用時操作更簡單省去密碼。所以，MFD結(jié)構(gòu)僅包括用戶名和指向子目錄的一個指針，以及指向下一用戶的連接點，為線性結(jié)構(gòu)。struct MFD char name20; /用戶名 UFD *bst_pointer; /文件目錄指針 MFD *link;2. UFD（User File Directory），用于存放文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于本設(shè)計為了加快檢索速度，使用了二叉排序樹的結(jié)構(gòu)，所以UFD結(jié)構(gòu)中相應(yīng)加入了用于樹結(jié)構(gòu)的parent，leftchild，和righ

5、tchild記錄鏈接情況。當本文件為普通文件時，為下級記錄申請AFD（file），folder為空。同樣，當本文件為文件夾時，為它申請相應(yīng)的空間，AFD為空。以此來達到無窮級別目錄的存儲。struct UFD UFD *parent; UFD *leftchild; UFD *rightchild; UFD *folder; /作為文件夾時指向下一層，文件時為空 UFD *pre_folder; /指向上一層目錄（文件夾時用到） AFD *file; /作文文件時文件的具體內(nèi)容 char name30; /文件（夾）名字 int length; /作為文件時文件的長度，默認為0 char rw

6、; /讀寫標志r or w char share; /共享標志y or n char file_folder; /指示此文件是文件或文件夾，f為文件，o為文件夾;3.AFD，存放文件的內(nèi)容的結(jié)構(gòu)，比較簡單，文件內(nèi)容用一個字符數(shù)組存儲，為順序結(jié)構(gòu)，最多可存放99個字符struct AFD char afd_file100; int read; /讀指針 int write; /寫指針;4.RECstruct REC /UFD的線性鏈，用于記錄共享文件和已打開文件 UFD *file; REC *link;關(guān)鍵函數(shù)說明：void Log_in(); /登陸void Init_user(); /創(chuàng)建

7、用戶void Check_user(); /查看用戶以上三個函數(shù)為開始時管理用戶創(chuàng)建和登陸的函數(shù)。開始時沒有用戶，需要創(chuàng)建后才可登陸。創(chuàng)建用戶即自動分配一個存放用戶文件的UFD，此時的UFD為空，需要后續(xù)的創(chuàng)建文件以及文件夾的分配。UFD *operations(UFD *fileBST); /文件夾的操作調(diào)用用戶登陸后即開始對該用戶文件UFD的操作，同時，若在文件夾中創(chuàng)建一個文件夾，它同樣可以分配得到一個UFD，對用戶文件的操作可以重復(fù)調(diào)用，以此來達到無窮級目錄的操作。在里層文件的操作和外層的是一樣的，但若要退回外層文件夾就需要逐層返回，不能立即跳到某一層某地址。操作完畢后返回改變后的文件存

8、儲狀態(tài)。void fcreate(UFD *fileBST); /對文件夾的六個基本操作UFD *fdelete(UFD *fileBST);void fopen(UFD *fileBST);void fclose(UFD *fileBST);void fread_write(UFD *fileBST,char f); /讀寫操作。按選擇f=5為讀6為寫以上五個函數(shù)為對文件的六個基本操作，其中讀文件和寫文件部分代碼相同，所以由一個函數(shù)完成。在create五個函數(shù)中，分別對文件夾fileBST做了相應(yīng)的處理，由于刪除文件的函數(shù)可能會刪除到頭結(jié)點，所以需要一個返回值。void insertBST(

9、UFD *fileBST,UFD *newBST); /在fileBST中插入新的結(jié)點newBSTUFD *searchBST(UFD *fileBST,char name); /在fileBST樹中查找名字為name的結(jié) /點并返回該結(jié)點，文件不存在則返回空void BSTtraverse(UFD *fileBST); /遍歷二叉樹UFD *deleteBST(UFD *fileBST,char name30); /刪除name結(jié)點，返回刪除后的結(jié)點由于該設(shè)計的存儲結(jié)構(gòu)用到了二叉排序樹，所以把相關(guān)的操作寫成函數(shù)，供基本操作的函數(shù)調(diào)用。insert函數(shù)在fileBST中插入新的結(jié)點newBST

10、；search函數(shù)在fileBST樹中查找名字為name的結(jié)點并返回該結(jié)點，文件不存在則返回空；還有traverse和delete函數(shù)對二叉排序樹做了基本的操作。void print_path(UFD *fileBST); /輸出當前路徑void print_open_file(); /輸出已打開的文件為了在文件系統(tǒng)中使用戶看出路徑及一些相關(guān)的狀態(tài)，設(shè)置了輸出文件路徑的函數(shù)，路徑由每個文件的結(jié)構(gòu)體中pre_folder記錄上一層的文件夾名字，這樣逐層輸出即可達到目的。每執(zhí)行一次操作就輸出一次已打開的文件的具體情況，打開的文件應(yīng)及時關(guān)閉，否則刪除時會有刪除失敗提示。UFD *check_shar

11、e(char name30); /在共享鏈中檢查是否有name文件，有則/返回該UFD，沒則NULLvoid del_in_share(UFD *node); /在共享鏈中刪除node結(jié)點以上兩個函數(shù)為對共享文件的處理函數(shù)，當打開或讀寫文件時在本層文件中未找到相應(yīng)的文件時，就用check_share函數(shù)在共享文件中查找，如果存在就返回該文件的UFD，不存在就返回NULL，而del_in_share函數(shù)是伴隨著刪除文件的函數(shù)出現(xiàn)的，目的是為了刪除文件以后不會在共享鏈中再存在。具體代碼如下：filesysterm.hstruct AFD char afd_file100; int read; /讀

12、指針 int write; /寫指針;struct UFD UFD *parent; UFD *leftchild; UFD *rightchild; UFD *folder; /作為文件夾時指向下一層，文件時為空UFD *pre_folder; /指向上一層目錄（文件夾時用到） AFD *file; /作文文件時文件的具體內(nèi)容 char name30; /文件（夾）名字 int length; /作為文件時文件的長度，默認為0 char rw; /讀寫標志r or w char share; /共享標志y or n char file_folder; /指示此文件是文件或文件夾，f為文件，o

13、為文件夾;struct MFD char name20; /用戶名 UFD *bst_pointer; /文件目錄指針 MFD *link;struct REC /UFD的線性鏈，用于記錄共享文件和已打開文件 UFD *file; REC *link;void Log_in(); /登陸void Init_user(); /創(chuàng)建用戶void Check_user(); /查看用戶UFD *operations(UFD *fileBST); /文件夾的操作調(diào)用，user不為空時為第一層void fcreate(UFD *fileBST); /對文件夾的六個基本操作UFD *fdelete(UFD

14、 *fileBST);void fopen(UFD *fileBST);void fclose(UFD *fileBST);void fread_write(UFD *fileBST,char f); /代碼有重復(fù)，合并讀寫操作。按選擇s=5為讀6為寫void insertBST(UFD *fileBST,UFD *newBST); /新文件插入到user文件樹中UFD *searchBST(UFD *fileBST,char name); /在fileBST樹中查找名字為name的結(jié)點并返回該結(jié)點 /文件不存在則返回空void BSTtraverse(UFD *fileBST); /遍歷二叉

15、樹UFD *deleteBST(UFD *fileBST,char name30); /刪除成功返回1，失敗返回0void print_path(UFD *fileBST); /輸出當前路徑void print_open_file(); /輸出已打開的文件UFD *check_share(char name30); /在共享鏈中檢查是否有name文件，有則返回UFD，沒則NULLvoid del_in_share(UFD *node); /在共享鏈中刪除node結(jié)點main.cpp#include <iostream>#include<conio.h>#include&

16、quot;filesystem.h"MFD *mfd_link=NULL; /用戶鏈表MFD *pre_user; /當前操作用戶UFD *pre_opera_folder=NULL;/當前操作文件夾int folder_depth=0; /記錄當前文件深度（用于輔助pre_folder的初始化）REC *share_file=NULL;REC *open_file=NULL;void print_path(UFD *fileBST) /輸出路徑 if(fileBST->pre_folder!=NULL) print_path(fileBST->pre_folder);

17、printf("/%s",fileBST->pre_folder->name); else printf("/%s",pre_user->name);void print_open_file() REC *temp; int i=5; temp=open_file; while(temp!=NULL) printf("%st%dtt",temp->file->name,temp->file->length); if(temp->file->rw='r')printf

18、("只讀t"); else printf("可讀寫t"); if(temp->file->share='y')printf("是t"); else printf("否t"); for(i=0;i<5;i+) if(temp->file->file->afd_filei!='0') printf("%c",temp->file->file->afd_filei); else break; if(temp->

19、file->file->afd_filei!='0'&&i=5) printf("."); printf("n"); temp=temp->link; void BSTtraverse(UFD *fileBST) /遍歷二叉樹（前序遍歷） UFD *left,*right; printf("%s",fileBST->name); if(fileBST->file_folder='o') /輸出.以區(qū)分文件夾 printf(".t"); e

20、lse printf("t"); if(fileBST->leftchild!=NULL) /遞歸 left=fileBST->leftchild; BSTtraverse(left); if(fileBST->rightchild!=NULL) right=fileBST->rightchild; BSTtraverse(right); UFD *searchBST(UFD *fileBST,char name30)/在fileBST樹中查找名字為name的結(jié)點并返回該結(jié)點 /文件不存在則返回空 int flag; flag=strcmp(file

21、BST->name,name); if(flag=0) return fileBST; /查找成功 else if(flag>0) if(fileBST->leftchild=NULL) return NULL; /查找失敗 else searchBST(fileBST->leftchild,name); /遞歸調(diào)用 else if(fileBST->rightchild=NULL) return NULL; else searchBST(fileBST->rightchild,name); void insertBST(UFD *fileBST,UFD *

22、newBST) /將結(jié)點newBST插入原二叉樹fileBST中 int flag; flag=strcmp(fileBST->name,newBST->name); if(flag>0) if(fileBST->leftchild=NULL) /插入 fileBST->leftchild=newBST; newBST->parent=fileBST; else insertBST(fileBST->leftchild,newBST); /遞歸調(diào)用 else if(fileBST->rightchild=NULL) /插入 fileBST->

23、;rightchild=newBST; newBST->parent=fileBST; else insertBST(fileBST->rightchild,newBST); /遞歸調(diào)用 /*flag=0 的情況已在創(chuàng)建時排除*/UFD *deleteBST(UFD *fileBST,char name30)/刪除名字問name的文件結(jié)點 UFD *parent_file=NULL,*del_file=NULL; UFD *move_file=NULL,*move_file_parent; del_file=searchBST(fileBST,name); if(del_file=

24、NULL) printf("沒有此文件，刪除失?。");getch(); return fileBST; /查找失敗 if(del_file->file_folder='o'&&strcmp(del_file->folder->name,"NULL")!=0) printf("注意，本系統(tǒng)未能實現(xiàn)級聯(lián)刪除，請先逐個刪除文件！"); printf("文件夾非空，刪除失??！n");getch(); return fileBST; if(del_file->sha

25、re='y') /先在共享鏈中刪除 del_in_share(del_file); parent_file=del_file->parent; if(del_file->leftchild=NULL&&del_file->rightchild=NULL) /被刪除結(jié)點為子葉結(jié)點 if(del_file=fileBST) /只有一個結(jié)點 strcpy(fileBST->name,"NULL"); else if(parent_file->leftchild=del_file) parent_file->lef

26、tchild=NULL;free(del_file); elseparent_file->rightchild=NULL;free(del_file); else if(del_file->leftchild=NULL|del_file->rightchild=NULL) /被刪除結(jié)點沒有做孩子或右孩子 if(del_file->leftchild=NULL) /沒有左孩子 if(parent_file=NULL)/刪除的為根結(jié)點fileBST=del_file->rightchild;del_file->rightchild->parent=NULL

27、; else if(parent_file->leftchild=del_file) /右孩子接上 parent_file->leftchild=del_file->rightchild; del_file->rightchild->parent=parent_file; else /右孩子接上 parent_file->rightchild=del_file->rightchild; del_file->rightchild->parent=parent_file; else /沒有右孩子 if(parent_file=NULL)/刪除的

28、為根結(jié)點fileBST=del_file->leftchild;del_file->leftchild->parent=NULL; else if(parent_file->leftchild=del_file) /左孩子接上 parent_file->leftchild=del_file->leftchild; del_file->leftchild->parent=parent_file; else /左孩子接上 parent_file->rightchild=del_file->leftchild; del_file->l

29、eftchild->parent=parent_file; free(del_file); else /左右孩子都有 move_file_parent=del_file->leftchild; move_file=move_file_parent->rightchild; if(move_file=NULL) /被刪除結(jié)點的左孩子沒有右孩子 if(parent_file=NULL) /刪除的為根結(jié)點 fileBST=move_file_parent; fileBST->rightchild=del_file->rightchild; fileBST->par

30、ent=NULL; else if(parent_file->leftchild=del_file) parent_file->leftchild=move_file_parent; else parent_file->rightchild=move_file_parent; move_file_parent->parent=parent_file; move_file_parent->rightchild=del_file->rightchild; else while(move_file->rightchild!=NULL) /尋找右邊最底下的結(jié)點

31、 move_file=move_file->rightchild; move_file_parent=move_file_parent->rightchild; move_file_parent->rightchild=NULL; move_file->leftchild=del_file->leftchild; move_file->rightchild=del_file->rightchild; if(move_file->rightchild!=NULL) move_file->rightchild->parent=move_f

32、ile; /右孩子的雙親也要改變 move_file->parent=del_file->parent; if(fileBST=del_file) /刪除的為根結(jié)點 fileBST=move_file; free(del_file); printf("成功刪除文件%sn",name); getch(); return fileBST;void del_in_share(UFD *node) REC *first,*second; first=share_file; second=share_file->link; if(second=NULL) share

33、_file=NULL;free(first); else do if(second->file=node) first->link=second->link;free(second); else first=first->link; second=second->link; while(second!=NULL);void fcreate(UFD *fileBST) /在fileBST的同一層創(chuàng)建文件 char s;char name30;int flag=0; UFD *newfile,*temp=NULL; REC *stemp;system("cl

34、s"); printf("-n"); printf("- 文 件 系 統(tǒng)/創(chuàng) 建 文 件-n"); printf("-nn"); do printf(" 1. 創(chuàng)建文件 n"); printf(" 2. 創(chuàng)建文件夾 n"); printf(" 3. 取消 n"); printf("請選擇：n"); scanf("%c",&s); fflush(stdin); if(s='3')return; if(s!

35、='1'&&s!='2') printf("輸入錯誤，請重新輸入！n"); while(s!='1'&&s!='2');if(strcmp(fileBST->name,"NULL")=0) /節(jié)點已有（未賦值）用于本層文件夾的第一個文件的特殊情況 newfile=fileBST;elsenewfile=(UFD*)malloc(sizeof(UFD); /創(chuàng)建樹節(jié)點newfile->leftchild=NULL;newfile->rightc

36、hild=NULL; printf("請輸入文件（夾）名："); scanf("%s",name); fflush(stdin); /搜索二叉樹，文件重名就創(chuàng)建失敗 temp=searchBST(fileBST,name); if(temp!=NULL) printf("已存在該文件（夾），創(chuàng)建失??！n"); strcpy(newfile->name,"NULL"); return; strcpy(newfile->name,name);if(folder_depth=1) newfile->pr

37、e_folder=NULL;elsenewfile->pre_folder=pre_opera_folder;/指向正在操作文件夾 while(1) /讀寫否，共享否 printf("只讀r還是可讀寫w："); scanf("%c",&(newfile->rw); fflush(stdin); printf("是否共享y/n："); scanf("%c",&(newfile->share); fflush(stdin); if(newfile->rw='r'|

38、newfile->rw='w')&&(newfile->share='y'|newfile->share='n') break; printf("輸入有誤，請重新輸入！n"); /*以下為文件和文件夾初始化中不同的地方* if(s='1') newfile->file_folder='f' newfile->folder=NULL; newfile->file=(AFD*)malloc(sizeof(AFD); printf("請輸入

39、文件的內(nèi)容（<100）："); scanf("%s",newfile->file->afd_file); fflush(stdin); newfile->length=strlen(newfile->file->afd_file); else /文件夾的初始化 newfile->file_folder='o' newfile->file=NULL; newfile->length=0; newfile->folder=(UFD*)malloc(sizeof(UFD); /連上一個空文件節(jié)點

40、newfile->folder->pre_folder=newfile; newfile->folder->leftchild=NULL; strcpy(newfile->folder->name,"NULL"); newfile->folder->rightchild=NULL; /*if(fileBST!=newfile)insertBST(fileBST,newfile); /初始化完成后插入到二叉樹中 else newfile->parent=NULL;/第一個結(jié)點略去插入，其雙親結(jié)點為空if(newfile-&

41、gt;share='y') /接入共享鏈 stemp=(REC*)malloc(sizeof(REC); stemp->file=newfile; stemp->link=share_file; share_file=stemp; UFD *fdelete(UFD *fileBST) /在fileBST的同一層刪除文件 char name30;REC *temp; printf("請輸入要刪除的文件："); scanf("%s",name); fflush(stdin);temp=open_file; /檢查文件是否打開，打開

42、則刪除失敗while(temp!=NULL) if(strcmp(temp->file->name,name)=0) printf("文件打開中，請關(guān)閉后再刪除！"); getch(); return fileBST; else temp=temp->link; fileBST=deleteBST(fileBST,name); return fileBST;void fopen(UFD *fileBST) char name30; UFD *temp=NULL,*temp1=NULL; printf("請輸入要打開的文件的名字：");

43、scanf("%s",name); fflush(stdin); temp=searchBST(fileBST,name); if(temp=NULL) printf("文件不存在！n"); temp=check_share(name); if(temp=NULL) printf("文件不存在！n"); return; /*找到文件，以下為打開部分* if(temp->file_folder='o') /打開文件夾 folder_depth+; temp1=pre_opera_folder; /保護正在操作文件

44、pre_opera_folder=temp; temp->folder=operations(temp->folder); pre_opera_folder=temp1; /寫回 folder_depth-; else /打開文件 REC *newopen; newopen=(REC*)malloc(sizeof(REC);/接入打開鏈 newopen->file=temp; newopen->link=open_file; open_file=newopen; printf("已成功打開問%s！n",temp->name); getch(); void fclose() char name30; REC *first=NULL,*second=NULL; printf("請輸入要關(guān)閉的文件："); scanf("%s",name); fflush(stdin); first=open_file; if(first=NULL)printf("沒有打開的文件n");getch();return; else second=first-&g