基于C++实现的构建二级文件模拟系统

本文介绍如何使用一个大型文件模拟UNIX V6++的文件卷,包括磁盘文件结构设计、目录结构与检索算法、文件数据区及Inode节点的分配与回收算法等内容。

1 需求分析

  • 题目:构建二级文件模拟系统

  • 题目说明:使用一个普通的大文件(如 c:\myDisk.img ,称之为一级文件)来模拟 UNIX V6++的一个文件卷

一个文件卷实际上就是一张逻辑磁盘,磁盘中存储的信息以块为单位。每块 512 字节。

  • 磁盘文件结构:定义自己的磁盘文件结构,SuperBlock 结构,磁盘 Inode 节点结构,包括:索引结构,及:逻辑块号到物理块号的映射,磁盘 Inode 节点的分配与回收算法设计与实现,文件数据区的分配与回收算法设计与实现

  • 文件目录结构:文件目录结构,目录检索算法的设计与实现

  • 文件打开结构: 选做

  • 磁盘高速缓存:选做

  • 文件操作接口:


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共两个不同设计例子,都含详细的文档资料。 任务2.设计一个简单的二级文件系统 设计要求: 在任一OS下,建立一个大文件,把它假象成硬盘,在其中实现一个简单的模拟文件系统。 编写一管理程序对此空间进行管理,要求: 1. 实现盘块管理 2. 实现文件的读写操作 3. 每组最多2人,小组内要有明确分工,课程设计报告中设计部分可以相同,个人实现部分不同 参考建议: 将模拟硬盘的文件空间划分为目录区,文件区;采用位示图进行空间管理,盘块的分配使用显示链接(FAT表)的方式。 设计技术参数(数据结构)参考: #define MaxSize 100 #define Disk 512 //每个盘块大小为512bit #define NumDisk 2048 //有2048个盘块,既可分配空间为 1M /*************目录和文件的结构定义***********************/ struct DirectoryNode { char name[9]; /*目录或文件的名字*/ int type; /*0代表目录,1代表普通文件*/ struct DirectoryNode *next; /*指向下一个兄弟结点的指针*/ struct DirectoryNode *preDirFile; /*指向父结点的指针*/ struct DirectoryNode *subFile; /*指向第一个子结点的指针*/ int size; /*如果是文件则表示文件的大小*/ int first; /*起始盘块号*/ int last; /*末尾盘块号*/ int order; /*备用*/ }; //连续分配 struct FileSys { int VacTable[NumDisk]; //空闲表,0为空闲,1为被用 struct DirectoryNode root; //根目录 struct DirectoryNode Directory[NumDisk]; } *filesys; typedef struct { struct DirectoryNode *DirFile; char name[9]; }DataType; //包含一个指向目录的指针和名字 typedef struct { //队列结构的实现 DataType data[MaxSize]; int front,rear; //分别表示队列的头结点和尾结点 }Tp; void InitQueue(Tp *sq) //队列初始化 int EnAddQueue(Tp *sq,DataType data) //在队列中增加元素 DataType EnDelQueue(Tp *sq) //从队列中删除一个元素 int Empty(Tp *sq) //判断队列是否为空,返回0表示队列为空 ①.Dir:显示目录内容命令,显示当前目录下的文件和子目录。 ②.Md:创建目录操作。 ③.Create:创建文件,在当前目录下创建一个文件。 ④. all:显示从根目录开始的所有目录和文件及其层次结点。 ⑤.Cd:改变目录。 ⑥.Del:删除文件操作。 ⑦. Rd:删除目录操作,删除当前目录下的子目录。 ⑧. Ren:重命名函数 ⑨. Exit:退出命令
操作系统课程设计 【设计题目】 二级文件系统设计 【开发语言及实现平台或实验环境】 C++/VC++ 【设计目的】 (1)本实验的目的是通过一个简单多用户文件系统的设计,加深理解文件系统的内部功能和内部实现。 (2)结合数据结构、程序设计、计算机原理等课程的知识,设计一个二级文件系统,进一步理解操作系统。 (3)通过分对实际问题的分析、设计、编程实现,提高学生实际应用、编程的能力 【设计要求】 理解二级目录的文件系统的组织;掌握常用的数据结构;系统采用两级目录,其中第一级对应于用户账号,第二级对应于用户帐号下的文件;使用文件模拟外存,进行数据结构设计和操作算法的设计,实现一个文件系统并实现基本的文件操作(为了简便文件系统,不考虑文件共享,文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容)。要求: 1、 对程序的每一部分要有详细的设计分析说明 2、 程序执行的每个步骤要有具体的提示内容或输出 3、 源代码格式规范,注释不少于四分之一 4、 设计合适的测试用例,对得到的运行结果要有分析, 5、 设计中遇到的问题,设计的心得体会 6、 提交完整程序代码、课程设计报告及相关文档 【设计原理】 对采用二级文件目录文件系统工作的机理了如指掌,对文件系统的相关操作要掌握。 【设计内容】 一、 任务 为Linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点: 1.可以实现下列几条命令: login 用户登录 dir 列目录 create 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 read 读文件 write 写文件 cd 进出目录 2.列目录时要列出文件名,物理地址,保护码和文件长度 3.源文件可以进行读写保护 二、 程序设计 1. 设计思想 本文件系统采用两级目录,其中第一级对应于用户账号,第二级对应于用户帐号下的文件。另外,为了简便文件系统未考虑文件共享,文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。 首先应确定文件系统的数据结构:主目录、子目录及活动文件等。主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘,这样便于查找和修改。 用户创建的文件,可以编号存储于磁盘上。如:file0,file1,file2…并以编号作为物理地址,在目录中进行登记。 2. 主要数据结构和部分代码
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