Project5: Design a File System

最新推荐文章于 2025-08-10 06:13:40 发布

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#file #buffer #disk #eclipse #测试 #存储

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本文介绍了一个基于Java的简易文件系统的设计与实现过程，包括实验环境搭建、关键数据结构设计及核心功能实现等内容。

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Project5:

Design a File System

一、实验环境

Ubuntu 12.04系统

Eclipse开发平台

二、实验过程：

1、新建java project，添加网上所给代码

新建工程后，把网上下载的第11章的文件夹中的.java文件，拖拽到src目录下即可。

2、在JavaFileSystem.java文件中添加代码，以完成实验目标

2.1、在JavaFileSystem类中，添加Disk、FileTable型变量，用以存储相应数据。

public Disk myDisk;

public FileTable myFileTable;

2.2、部分功能机制的说明

FreeList：

以Group的形式，存储所有空的块号，构成FreeList，像栈一样工作，具体：

1、SuperBlock中存放第一个索引块号；

2、之后每个所以块号中poniter[0]存放下一个索引块号，其余部分存放的是空闲块的块号；

3、最后一个索引块的poniter[0]=0，表示结束；

4、加入新FreeBlock时，把它的块号添加到最后一个索引块的从pointer[1]开始第一个为零的空间中；

5、当最后一个索引块全部存满，加入新FreeBlock时，会并设置poniter[0]为新的FreeBlock块号，并把新的FreeBlock作为下一块索引块；

6、释放FreeBlock时（即要新开劈Block用以存储数据），它会把最后一个索引块的从pointer[1]开始最后一个不为零的空间中的块号释放；

7、释放FreeBlock时，最后一个索引块全部释放了（即pointer[]全为0），则会释放最后的索引块用以存放数据，并把之前一个索引块的poniter[0]置零；

FileTable：

最大可以打开21个文件，通过fdArray保存打开文件的属性，用bitmap表示对应fdArray是否对应于一个打开的文件，具体：

1、可以通过allocate方法找到第一个未被使用的fdArray；

2、可以通过add方法，向对应位添加文件信息，表示文件打开

3、通过free方法释放对应fdArray，置bitmap对应位为0，表示关闭文件

Disk：

新建一个可随机读取的文件以模仿磁盘，具体：

1、通过read/write读/写对应块的内容，各分SuperBlock、InodeBlock、IndirectBlock和数据块四种；

2、stop方法，删除建立的一个可随机读取的文件

2.3、添加私有方法，已简便操作

添加了5个私有成员函数，内容、功能大致如下：

private void FreeListAdd(int blocknum);

根据FreeList的机制，添加blocknum到FreeList中

private int FreeListDecrease();

根据FreeList的机制，从FreeList中释放一个Block，并返回它的Blocknum；

private Inode getInode(int inum);
根据inum，返回对应InodeBlock中的相应的Inode；

private void Addblock(int inum);

给inum对应的文件添加一个新数据块，它会调用FreeListDecrease()来获得数据块，并根据Inode的使用情况（0～9，10，11，12共4种情况），把块号存到Inode的相应位置；

private int getBlock(int inum, int seekPoint);

根据inum和seekPoint查找其所对应的数据块，返回块号。查找时读取对应Inode后，根据主要用于读写函数；

2.4、完成功能函数

public int formatDisk(int size, int iSize);

根据size，iSize初始化文件系统，初始化myDisk和myFileTable，通过多次调用FreeListAdd方法初始化FreeList

public int shutdown() ;

把myFileTable的所有bitmap置零，表示文件关闭；调用myDisk的stop方法删除文件系统；

public int create();

创建一个新文件并打开：先找到一个未被使用的Inode（通过在InodeBlock逐个测试实现）；通过FreeListDecrease方法分配空间；通过myFileTable的add方法打开该文件，将其bitmap置为1；

public int inumber(int fd);

通过myFileTable的getInumber方法直接返回对应inum；

public int open(int iNumber);

通过myFileTable的add方法打开对应文件；

public int read(int fd, byte[] buffer) ;

根据seekpoint，调用getBlock方法找到对应的数据块，读取其中数据，把seekpoint对应字节读到buffer中对应位中，seekpoint通过seek方法+1，如此循环。当seekpoint=fileSize时，或读完buffer长度的字节后，读操作结束，返回所读得字节长度；

public int write(int fd, byte[] buffer);

与读操作基本类似：调用getBlock方法找到对应的数据块，修改seekpoint对应字节为buffer中的字节后写回，seekpoint通过seek方法+1，如此循环。如果在seek方法中新增了数据块，则对相应的Inode进行修改；

public int seek(int fd, int offset, int whence) ;

有三种方式：1）SEEK_SET，相对于起点设置seekpoint；2）SEEK_CUR，根据seekpoint得当前值，设置seekpoint的值；3）SEEK_END；根据文件大小设置seekpoint的值。如果新的seekpoint超过了filesize，并且需要新增数据块，则调用AddBlock方法；