微機原理課程設(shè)計多級文件管理系統(tǒng)

1、山東理工大學計算機學院課 程 設(shè) 計（操作系統(tǒng)）班 級計科0805姓 名學 號指導教師二一一 年 六 月二十四日課程設(shè)計任務(wù)書及成績評定課題名稱多級目錄文件管理系統(tǒng)、題目的目的和要求： 鞏固和加深對操作系統(tǒng)(os)原理的理解，初步掌握操作系統(tǒng)組成模塊和應(yīng)用接口的使用方法，提高進行工程設(shè)計和系統(tǒng)分析的能力；通過選做上面的課題，實現(xiàn)os最基本模塊的管理功能，重點放在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、文檔規(guī)范化和程序設(shè)計風格。、設(shè)計進度及完成情況日 期內(nèi) 容6.13-6.15選取參考書，查閱有關(guān)文獻資料，完成課程設(shè)計說明書內(nèi)容1部分。 完成課程設(shè)計說明書內(nèi)容2-4部分6.166.20創(chuàng)建相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),錄入源程序6.21

2、6.22調(diào)試程序并記錄調(diào)試中的問題，完成課程設(shè)計說明書第5部分。6.23系統(tǒng)測試，演示設(shè)計成果，考核成績。6.24整理課程設(shè)計說明書，上午11時，由學習委員交課程設(shè)計說明書(計算機科學系9#213或直接交給指導教師)、主要參考文獻及資料1 湯子贏等.計算機操作系統(tǒng)（第二版）.西安電子科技大學出版社,2006.82 馮耀霖等.操作系統(tǒng)，西安電子科技大學出版社.19923 張堯?qū)W等.計算機操作系統(tǒng)教程(第2版).清華大學出版社,2001.44 譚耀銘.操作系統(tǒng).中國人民大學出版社,2003.45 abraham silberschatz,peter galvin & greg gagne,appl

3、ied operating system concepts,higher education press,2002、成績評定：設(shè)計成績： （教師填寫）指導老師： （簽字）二一一 年 六 月二十四日目 錄第一章 概述1第二章 系統(tǒng)分析2第三章 系統(tǒng)設(shè)計3第四章 程序設(shè)計流程圖或n-s圖5第五章 調(diào)試過程中的問題及系統(tǒng)測試情況18第六章 結(jié)束語21第一章 概述本課程設(shè)計意義 課程設(shè)計是實踐性教學中的一個重要環(huán)節(jié)，它以某一課程為基礎(chǔ)，可以涉及和課程相關(guān)的各個方面，是一門獨立于課程之外的特殊課程。課程設(shè)計是讓同學們對所學的課程更全面的學習和應(yīng)用，理解和掌握課程的相關(guān)知識。計算機操作系統(tǒng)一門重要的專業(yè)課

4、，是開發(fā)操作系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)的課程設(shè)計非常又必要，可以使學生通過編程實驗，更加深入得理解和掌握操作系統(tǒng)的基本理論和功能技術(shù)，將相對抽象的理論應(yīng)用于實踐，提高分析問題和解決問題的能力，提高編寫和開發(fā)系統(tǒng)程序的能力。第二章 系統(tǒng)分析1 在內(nèi)存中開辟一個虛擬磁盤空間作為文件存儲器，在其上實現(xiàn)一個多用戶多目錄的文件系統(tǒng)。2 文件物理結(jié)構(gòu)可采用顯式鏈接或其他方法。3 磁盤空閑空間的管理可選擇位示圖或其他方法。如果采用位示圖來管理文件存儲空間，并采用顯式鏈接分配方式，則可以將位示圖合并到fat中。4 文件目錄結(jié)構(gòu)采用多用戶多級目錄結(jié)構(gòu)，每個目錄項包含文件名、物理地址、長度等信息，還

5、可以通過目錄項實現(xiàn)對文件的讀和寫的保護。目錄組織方式可以不使用索引結(jié)點的方式，但使用索引結(jié)點，則難度系數(shù)為1.2。5 設(shè)計一個較實用的用戶界面，方便用戶使用。要求提供以下相關(guān)文件操作：（1）具有l(wèi)ogin (用戶登錄)（2）系統(tǒng)初始化（建文件卷、提供登錄模塊）（3）文件的創(chuàng)建： create（4）文件的打開：open（5）文件的讀：read（6）文件的寫：write（7）文件關(guān)閉：close（8）刪除文件：delete （9）創(chuàng)建目錄（建立子目錄）：mkdir（10）改變當前目錄：cd（11）列出文件目錄：dir（12）退出：logout第三章 系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)塊在內(nèi)存中的物理結(jié)構(gòu) ty

6、pedef struct fbunsigned fileblockid;/文件塊編號unsigned block_size; /文件塊的容量char *fileblockaddr; /文件塊地址struct fb *next; /下一個文件塊的地址 fileblock;2文件索引結(jié)構(gòu) typedef struct unsigned index;/文件元素索引編號char filenamename_len; /文件元素名char parentnamename_len; /父節(jié)點名unsigned fileblockid;/文件元素所在物理塊編號unsigned filelevel; /文件元素所

7、在層次，層文件元素名為一個文件元素邏輯位置unsigned effect; /是否有效，0-無效，1-有效 fileindexelement;3文件系統(tǒng)中文件元素的結(jié)構(gòu)（含文件夾和文件） typedef struct fsestruct fse *parent; /指向自己的父親節(jié)點unsigned filelevel; /文件元素所在層次，層文件元素名為一個文件元素的邏輯位置char filenamename_len; /文件元素名unsigned fileblockid;/文件元素所在物理塊編號unsigned fileelemlen;/文件元素的長度filetype type;/文件元素

8、類型fileaccess access;/文件元素可供操作的權(quán)限user creator;/文件創(chuàng)建者char createtime18;/創(chuàng)建時間，日期格式：mm/dd/yy hh:mi:sschar lastmodtime18;/最后一次修改時間char *filedata;/一個文件的數(shù)據(jù)開始地址，文件夾時該值為nullfilestatus filestu;/如果是一個文件表示文件當前的狀態(tài) fselement;4文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) typedef struct char *fsstart;/文件系統(tǒng)的起始地址unsigned superblocksize; /文件系統(tǒng)的容量bitmap bm

9、;/文件系統(tǒng)中的位示圖unsigned block_count;/文件系統(tǒng)中文件塊的數(shù)量fileblock *head;/文件系統(tǒng)中文件塊首地址fileindex fi;/文件系統(tǒng)中的文件索引 superblock;5文件系統(tǒng)的當前運行狀態(tài) typedef structuser currentuser;/當前用戶unsigned filelevel;/用戶所在文件系統(tǒng)層fselement *currparent;/當前層的父節(jié)點char *currentpath;/當前路徑 currentstatus;6用戶結(jié)構(gòu) typedef struct char *username;/用戶名稱usert

10、ype ut;/用戶類型 user;第四章 程序設(shè)計流程圖4.1整體思路概述首先系統(tǒng)要完成初始化的任務(wù)，建立一個系統(tǒng)，并等待用戶登錄使用文件系統(tǒng)，用戶登錄系統(tǒng)時，系統(tǒng)對用戶的用戶名和密碼進行驗證（允許用戶用限次的嘗試，多最多嘗試五次），如果用戶登錄成功，則系統(tǒng)進入命令提示符狀態(tài)，等用戶輸入指令后，系統(tǒng)得用一個解釋程序按照指定方式處理用戶請求，用戶退出后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入登錄模塊，等待下一位用戶的登錄。4.1.1login (用戶登錄)內(nèi)置9個用戶名和密碼，用來驗證登錄用戶的身份，用戶登錄成功后會初始化當前用戶等一系列的系統(tǒng)當前信息，默認用戶的類型為普通用戶，如果用戶未能通過身份驗證，提示用戶登錄失敗，

11、退出整個系統(tǒng)。用戶登錄流程圖4.1.2系統(tǒng)初始化系統(tǒng)的初始化要完成文件系統(tǒng)的建立，包括以下幾部分：請求內(nèi)存、設(shè)置位示圖、初始化文件索引、初始化文本塊鏈表、初始化系統(tǒng)的當前狀態(tài)、創(chuàng)建一個根目錄做為系統(tǒng)的根。4.1.3文件的創(chuàng)建： create只支持在當前目錄創(chuàng)建文件，根據(jù)位示圖找到一個未使用的文件塊用來存放用戶的文件信息，根據(jù)系統(tǒng)當前狀態(tài)來構(gòu)建一個文件系統(tǒng)元素放入到找到的文件塊中，新創(chuàng)建的文件狀態(tài)為關(guān)閉，同時更新位示圖和文件索引。文件創(chuàng)建流程圖void create(char *filename)if (strcmp(filename, ) = 0)printf(對不起，文件名不能為空。n);e

12、lsecreatefileelement(protect, filename, file, null, cs.currparent);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentpath);4.1.4文件的打開：open只支持在當前目錄進行操作，通過用戶給定的文件名在文件索引中搜索到文件的物理文件塊id，找到該文件元素后，將文件當前狀態(tài)置為打開。打開文件流程圖void open(char *path)char display100;for (unsigned i = 0; i filename) & fs.fi.fist

13、arti.filelevel = cs.filelevel & fs.fi.fistarti.effect = 1 & strcmp(fs.fi.fistarti.filename, path) = 0)fselement *fselem = (fselement *)findblankfileblock(fs.fi.fistarti.fileblockid);fselem-filestu = opened;strcpy(display, 文件已打開完畢。n);break;if (strcmp(display, ) = 0)strcpy(display, 當前目錄下沒有您要打開的文件。n);p

14、rintf(%sn, display);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentpath);4.1.5文件的讀：read只支持在當前目錄進行操作，前提是用戶已執(zhí)行文件打開的命令，否則會提示用戶先打開文件。通過類似的查找方式，找到文件的數(shù)據(jù)部分，將數(shù)據(jù)顯示到界面。讀文件流程圖void read(char *path)char displayblock_size;for (unsigned i = 0; i filename) & fs.fi.fistarti.filelevel = cs.filelevel & fs.

15、fi.fistarti.effect = 1 &strcmp(fs.fi.fistarti.filename, path) = 0)fselement *fselem = (fselement *)findblankfileblock(fs.fi.fistarti.fileblockid);if (fselem-filestu = closed)strcpy(display, 文件尚未打開，請先打開文件。n);elseif (!fselem-filedata | !strcmp(fselem-filedata, )strcpy(display, 文件無內(nèi)容。n);elsestrcpy(disp

16、lay, fselem-filedata);fselem-filestu = reading;break;if (strcmp(display, ) = 0)strcpy(display, 當前目錄下沒有您要打開的文件。n);printf(%sn, display);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentpath);4.1.6文件的寫：write只支持在當前目錄進行操作，前提是用戶已執(zhí)行文件打開的命令，否則會提示用戶先打開文件。命令成功后，會等待用戶的輸入，用戶輸入完畢，使用ctrl+d，結(jié)束輸入，系統(tǒng)會讀入用戶的

17、輸入內(nèi)容，保存到相應(yīng)的文件塊（注意，如果用戶的輸入太多，會出現(xiàn)越界或截取用戶輸入一部分的現(xiàn)象）。void write(char *path)char displayblock_size;memset(display, 0, block_size);for (unsigned i = 0; i filename) & fs.fi.fistarti.filelevel = cs.filelevel & fs.fi.fistarti.effect = 1 & strcmp(fs.fi.fistarti.filename, path) = 0)fselement *fselem = (fselemen

18、t *)findblankfileblock(fs.fi.fistarti.fileblockid);if (fselem-filestu = closed)strcpy(display, 文件尚未打開，請先打開文件。n);elseprintf(n注意：文件最大不可以超過 %d 字節(jié)！按ctrl+d結(jié)束編輯。n, block_size - sizeof(fselement);char c;int i = 0;while (c = getchar() != 0x04)displayi+ = c;getchar();/處理回車displayi = 0;strcpy(fselem-filedata,

19、 display);unsigned len=strlen(display)filedata, display, len);fselem-filestu = writing;strcpy(display, 文件寫入成功。n);break;printf(%sn, display);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentpath);4.1.7文件關(guān)閉：close只支持在當前目錄進行操作，通過用戶給定的文件名在文件索引中搜索到文件的物理文件塊id，找到該文件元素后，將文件當前狀態(tài)置為關(guān)閉。void close(char

20、*path)char display100;for (unsigned i = 0; i filename) & fs.fi.fistarti.filelevel = cs.filelevel & fs.fi.fistarti.effect = 1 & strcmp(fs.fi.fistarti.filename, path) = 0)fselement *fselem = (fselement *)findblankfileblock(fs.fi.fistarti.fileblockid);fselem-filestu = opened;strcpy(display, 文件已關(guān)閉。n);br

21、eak;if (strcmp(display, ) = 0)strcpy(display, 當前目錄下沒有您要關(guān)閉的文件。n);printf(%sn, display);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentpath);4.1.8刪除文件：delete刪除文件并不真正清理文件的物理存儲內(nèi)容，只是將文件的有效狀態(tài)更改為無效。刪除文件流程圖void delete(char *path)char display100 = ;for (unsigned i = 0; i filename) & fs.fi.fistarti

22、.filelevel = cs.filelevel & fs.fi.fistarti.effect = 1 &strcmp(fs.fi.fistarti.filename, path) = 0)fs.fi.fistarti.effect = 0;/刪除標記strcpy(display, 文件已刪除。n);break;if (strcmp(display, ) = 0)strcpy(display, 當前目錄下沒有您要刪除的文件。n);printf(%sn, display);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentp

23、ath);4.1.9創(chuàng)建目錄（建立子目錄）：mkdir只支持在當前目錄創(chuàng)建文件，與創(chuàng)建文件有點類似，只是文件夾在文件元素結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)部分為空。同樣會更新位示圖和文件索引。創(chuàng)建目錄流程圖void mkdir(char *filename)if (strcmp(filename, ) = 0)printf(對不起，文件夾名不能為空。n);elsecreatefileelement(protect, filename, dir, null, cs.currparent);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentpath);

24、4.1.10改變當前目錄：cd只支持進入下一層的一個文件夾和回到父目錄，實現(xiàn)方式為通過系統(tǒng)的當前狀態(tài)，獲取一個指向目標文件夾的指針做為當前的父節(jié)點，改變當前的路徑為目標路徑，改變用戶當前所在層。改變當前目錄流程圖void cd(char *path)int splitdisplaycou = 0;/分割符出現(xiàn)的次數(shù)if(strcmp(path, .) = 0) /返回上一級目錄,即父目錄if (cs.filelevel 0)cs.filelevel-;cs.currparent = cs.currparent-parent;for (unsigned i = strlen(cs.current

25、path) - 1; i 0; i-)if (cs.currentpathi = /)splitdisplaycou+;if (splitdisplaycou = 2)/已過濾掉最后一個目錄名break;char temppath1000 ;strcpy(temppath, cs.currentpath);memset(cs.currentpath, 0, 1000);strncpy(cs.currentpath, temppath, i+1);elsechar display100 = ;for (unsigned i = 0; i filename) & fs.fi.fistarti.fi

26、lelevel = cs.filelevel & fs.fi.fistarti.effect = 1 & strcmp(fs.fi.fistarti.filename, path) = 0)strcpy(display, 文件存在。n);cs.currparent = (fselement *)findblankfileblock(fs.fi.fistarti.fileblockid);cs.filelevel+;strcat(cs.currentpath, path);strcat(cs.currentpath, /);break;if (strcmp(display, ) = 0)/文件夾

27、不存在，什么都不做printf(當前目錄下沒有您要進入的文件夾。n);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentpath);4.1.11列出文件目錄：dir只支持在當前目錄進行操作，根據(jù)文件元素的名稱文件元素所在層父節(jié)點可以唯一的標識一個文件元素的關(guān)系在文件索引中搜索出當前層的所有文件元素。void dir(char *path)char display1000;memset(display, 0, 1000);/查找顯示內(nèi)容for (unsigned i = 0; i filename) & fs.fi.fistar

28、ti.filelevel = cs.filelevel & fs.fi.fistarti.effect = 1)strcat(display, fs.fi.fistarti.filename);strcat(display, tt);printf(%sn, display);printf(%slocalhost %s$, cs.currentuser.username, cs.currentpath);4.1.12退出：logout用戶請求退出時，跳出命令處理，提示用戶退出系統(tǒng)，轉(zhuǎn)入到登錄模塊等待下一個用戶的登錄。4.2算法流程圖第五章 調(diào)試過程中的問題及系統(tǒng)測試情況5.1登錄內(nèi)置設(shè)了user

29、1到user8八個普通用戶和1個超級用戶root，密碼與用戶名相同。登錄時如果輸入用戶名和密碼錯誤次數(shù)多于8次，則退出程序。輸入密碼時采用了一種不回顯的方式，雖然屏幕上沒有顯示輸入的密碼，其實密碼已經(jīng)輸入了系統(tǒng)，這樣做可以提高系統(tǒng)的安全性?，F(xiàn)在用超級用戶root登錄后出現(xiàn)如下界面：/表示根目錄，$后面可以輸入命令。圖5.15.2新建目錄和列出文件目錄由于第一次啟動系統(tǒng)，故根目錄下沒有任何東西，這點可以通過輸入命令dir來驗證，故為了演示，先建立一個目錄hhh，在$后輸入命令，mkdir hhh，按回車，然后再用命令dir查看根目錄下信息，此時有一個文件hhh，如下：圖5.25.3改變當前目錄系統(tǒng)啟動后，默認路徑為根目錄/，此時若要進入剛才新建的目錄hhh，只需輸入命令cd hhh，結(jié)果如下：路徑已由原來的/變成了/hhh/圖5.35.4文件的創(chuàng)建在目錄hhh下新建一個名為h的文件，在$后輸入命令create h,再用命令dir列出文件：圖5.45.5文件的打開用命令open h打開文件h:圖5.55.6文件的寫先輸入