模擬UNIX文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).doc

院系：國際教育學(xué)院班級(jí)：姓名：指導(dǎo)教師：2011年5月18日操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)模擬UNIX文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)（考考試試專專用用）操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、題目：銀行家算法二、設(shè)計(jì)要求（1）小組成員分工協(xié)作完成。要求每個(gè)成員有自己相對(duì)獨(dú)立的模塊，同時(shí)要了解其他組員完成的內(nèi)容。（2）查閱相關(guān)資料，自學(xué)具體課題中涉及到的新知識(shí)。（3）采用結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，功能要完善，界面美觀。（4）所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)有菜單、動(dòng)畫和音樂。（5）按要求寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，并于設(shè)計(jì)結(jié)束后1周內(nèi)提交。其主要內(nèi)容包括：封皮、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，指導(dǎo)教師評(píng)語與成績、目錄、概述、軟件總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、軟件的調(diào)試、總結(jié)、謝啟、附錄：帶中文注釋的程序清單、參考文獻(xiàn)。報(bào)告一律用A4紙打印，中文字體為宋體，西文字體用TimeNewRoma，一律用小四號(hào)字，行距采用“固定值”18磅，首行縮進(jìn)2字符。總體設(shè)計(jì)應(yīng)配合軟件總體模塊結(jié)構(gòu)圖來說明軟件應(yīng)具有的功能。詳細(xì)設(shè)計(jì)應(yīng)用傳統(tǒng)或N-S流程圖和屏幕抓圖說明，調(diào)試的敘述應(yīng)配合出錯(cuò)場景的抓圖來說明出現(xiàn)了哪些錯(cuò)誤，如何解決的。三、課程設(shè)計(jì)工作量由于是設(shè)計(jì)小組團(tuán)結(jié)協(xié)作完成設(shè)計(jì)任務(wù)，一般每人的程序量在200行有效程序行左右，不得抄襲。四、課程設(shè)計(jì)工作計(jì)劃2011年5月10日，指導(dǎo)教師講課，學(xué)生根據(jù)題目準(zhǔn)備資料；2011年5月12日，設(shè)計(jì)小組進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)和任務(wù)分工；2011年5月13日2009年6月23日，每人完成自己承擔(dān)的程序模塊并通過獨(dú)立編譯；2011年5月14日2009年6月29日，將各模塊集成為一個(gè)完整的系統(tǒng)，并錄入足夠的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行；2011年5月16日，驗(yàn)收、撰寫報(bào)告；2011年5月18日，驗(yàn)收或總結(jié)。指導(dǎo)教師簽章教研室主任簽章操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語與成績指導(dǎo)教師評(píng)語：課程設(shè)計(jì)表現(xiàn)成績：課程設(shè)計(jì)驗(yàn)收成績：課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績：課程設(shè)計(jì)總成績：指導(dǎo)教師簽章2009年7月日目錄1.概述12.總體設(shè)計(jì).23.詳細(xì)設(shè)計(jì)34.代碼調(diào)試95.總結(jié)116.附錄127.參考文獻(xiàn).30一概述【課設(shè)原理】UNIX采用樹型目錄結(jié)構(gòu)，每個(gè)目錄表稱為一個(gè)目錄文件。一個(gè)目錄文件是由目錄項(xiàng)組成的。每個(gè)目錄項(xiàng)包含16B，一個(gè)輔存磁盤塊(512B)包含32個(gè)目錄項(xiàng)。在目錄項(xiàng)中，第1、2字節(jié)為相應(yīng)文件的外存i節(jié)點(diǎn)號(hào)，是該文件的內(nèi)部標(biāo)識(shí)；后14B為文件名，是該文件的外部標(biāo)識(shí)。所以，文件目錄項(xiàng)記錄了文件內(nèi)、外部標(biāo)識(shí)的對(duì)照關(guān)系。根據(jù)文件名可以找到輔存i節(jié)點(diǎn)號(hào)，由此便得到該文件的所有者、存取權(quán)、文件數(shù)據(jù)的地址健在等信息。UNIX的存儲(chǔ)介質(zhì)以512B為單位劃分為塊，從0開始直到最大容量并順序加以編號(hào)就成了一個(gè)文件卷，也叫文件系統(tǒng)。UNIX中的文件系統(tǒng)磁盤存儲(chǔ)區(qū)分配圖如下：0#1#2#K#K+1#K+2#K+3#n#本次課程設(shè)計(jì)是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的模擬UNIX文件系統(tǒng)。我們在磁盤中申請(qǐng)一個(gè)二進(jìn)制文件模擬UNIX內(nèi)存，依次初始化建立位示圖區(qū)，I節(jié)點(diǎn)區(qū)，數(shù)據(jù)塊區(qū)。并給已打開的文件建立文件打開表?！菊n設(shè)內(nèi)容】1.設(shè)計(jì)任務(wù)多用戶、多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?？梢詫?shí)現(xiàn)下列幾條命令login用戶登錄logout退出當(dāng)前用戶dir列文件目錄creat創(chuàng)建文件delet刪除文件及目錄樹open打開文件close關(guān)閉文件read讀文件write寫文件mkdir創(chuàng)建目錄cd改變文件目錄format格式化文件系統(tǒng)quit退出文件系統(tǒng)2文件系統(tǒng)應(yīng)具有的基本功能i節(jié)點(diǎn)區(qū)文件存儲(chǔ)區(qū)引導(dǎo)區(qū)管理區(qū)（1）多用戶：usr1,usr2,usr3,usr8(1-8個(gè)用戶)（2）多級(jí)目錄：可有多級(jí)子目錄；（3）具有l(wèi)ogin(用戶登錄)（4）系統(tǒng)初始化（建文件卷、提供登錄模塊）（5）文件的創(chuàng)建：create（6）文件的打開：open（7）文件的讀：read（8）文件的寫：write（9）文件關(guān)閉：close（10）刪除文件或目錄：delet（11）創(chuàng)建目錄（建立子目錄）：mkdir（12）改變當(dāng)前目錄：cd（13）列出文件目錄：dir（14）退出：logout二總體設(shè)計(jì)【算法思想】先建立512個(gè)塊，每個(gè)塊對(duì)應(yīng)512個(gè)字節(jié)，在建立一個(gè)有512個(gè)元素的字符數(shù)組，每個(gè)元素對(duì)應(yīng)相應(yīng)的塊號(hào)，不管是文件或是目錄都有I節(jié)點(diǎn)，建立自己設(shè)定數(shù)目元素的I節(jié)點(diǎn)表，并依次把位圖區(qū)，I節(jié)點(diǎn)表，數(shù)據(jù)塊區(qū)每個(gè)元素映射到一個(gè)二進(jìn)制文件上。在每一次的操作中如果相應(yīng)元素有變動(dòng)，則對(duì)應(yīng)在文件中更新輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)，以便下一次啟動(dòng)程序的時(shí)候可以快速導(dǎo)入上一次的數(shù)據(jù)?！鞠到y(tǒng)總體框架圖】【系統(tǒng)總體流程圖】三詳細(xì)設(shè)計(jì)【各模塊功能說明】1.format模塊功能：格式化文件系統(tǒng)，即初始化文件系統(tǒng)，相當(dāng)于硬盤的格式化。將其中原有的用戶及用戶下的文件系統(tǒng)全部還原初始狀態(tài)，即沒有任何用戶和目錄、文件，也就是按設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)格式重建新的文件系統(tǒng)。2.get_blknum和release_blk模塊功能：get_blknum找到一個(gè)空閑數(shù)據(jù)塊，并修改對(duì)應(yīng)位圖號(hào)元素為1。release_blk修改對(duì)應(yīng)的位圖元素，并把文件系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊清零。開始文件系統(tǒng)是否建立？在內(nèi)存中申請(qǐng)內(nèi)存空間將磁盤上的文件讀入內(nèi)存YN用戶登錄模塊，輸入用戶名和密碼，可以在程序中設(shè)定，不用保存在文件系統(tǒng)中用戶名、密碼對(duì)嗎？執(zhí)行init()，進(jìn)行初始化操作，進(jìn)入用戶子目錄執(zhí)行command()，對(duì)用戶輸入的命令進(jìn)行解析和執(zhí)行。若數(shù)據(jù)被修改或新建立，則保存主存i節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容到內(nèi)存的文件系統(tǒng)，并寫回磁盤，保存修改。若輸入錯(cuò)誤命令則顯示出錯(cuò)信息。退出用戶(logout)嗎？用戶輸入quit嗎？結(jié)束執(zhí)行format()，建立文件系統(tǒng)NNNYYY3.init()模塊功能：讀入文件系統(tǒng)4.quit()模塊功能：退出系統(tǒng)5.creat()模塊功能：創(chuàng)建文件，分配一空目錄項(xiàng)，分配磁盤塊?？捎梦皇緢D。填寫該空目錄項(xiàng)。如文件長度（0），文件名，類型等。6.open()模塊功能：打開文件，并判斷文件類型和打開方式。如果文件沒有在文件打開表中就在文件打開表中建立該文件項(xiàng)。7.close()模塊功能：關(guān)閉文件，刪除該文件的用戶打開文件表目。8.write()模塊功能：寫文件,需要先打開文件。并判斷文件權(quán)限。寫完后修改文件系統(tǒng)中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)。9.read()模塊功能：讀文件。需先打開文件。讀入相應(yīng)數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容到緩沖區(qū)，然后輸出。10.delet()模塊功能：如果參數(shù)是文件則刪除文件，如果是目錄則刪除該目錄下的所有文件和目錄。11.mkdir()功能：建立新的目錄,先在I節(jié)點(diǎn)表中找到一個(gè)未使用的，并初始化該I節(jié)點(diǎn)，并在文件系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)更新輸出。12.cd()功能：將當(dāng)前目錄切換到當(dāng)前目錄的一個(gè)子目錄下或當(dāng)前目錄的父目錄。程序流程圖各功能模塊流程圖是是否否遍歷i節(jié)點(diǎn)區(qū)argv1=”.”目錄是否存在找到的目錄i節(jié)點(diǎn)號(hào)送當(dāng)前目錄inum