实验二 文件系统
实验报告
一．实验简介
本实验要求在假设的I/O 系统之上开发一个简单的文件系统，这样做既能让实验者对文件系统有整体了解，又避免了涉及过多细节。用户通过create, open, read 等命令与文件系统交互。文件系统把磁盘视为顺序编号的逻辑块序列，逻辑块的编号为0 至L-1。I/O 系统利用内存中的数组模拟磁盘。
实际物理磁盘的结构是多维的：有柱面、磁道、扇区等概念。I/O 系统的任务是隐藏磁盘的结构细节，把磁盘以逻辑块的面目呈现给文件系统。逻辑块顺序编号，编号取值范围为0 至L .. 1，其中L 表示磁盘的存储块总数。实验中，我们可以利用字符数组ldisk[L][B] 构建磁盘模型，其中B 表示每个存储块的长度。I/O 系统从文件系统接收命令，根据命令指定的逻辑块号把磁盘块的内容读入命令指定的内存区域，或者把命令指定的内存区域内容写入磁盘块。
我设计的文件系统拥有三个用户。
二．具体说明
1.文件系统的组织：磁盘的前k 个块是保留区，其中包含如下信息：位图和文件描述符。位图用来描述磁盘块的分配情况。位图中的每一位对应一个逻辑块。创建或者删除文件，以及文件的长度发生变化时，文件系统都需要进行位图操作。前k 个块的剩余部分包含一组文件描述符。每个文件描述符包含如下信息：
? 文件长度，单位字节
? 文件分配到的磁盘块号数组。该数组的长度是一个系统参数。在实验中我们可以把它设置为一个比较小的数，例如3。
2．目录：我们的文件系统中仅设置一个目录，该目录包含文件系统中的所有文件。除了不需要显示地创建和删除之外，目录在很多方面和普通文件相像。目录对应0 号文件描述符。初始状态下，目录中没有文件，所有，目录对应的描述符中记录的长度应为0，而且也没有分配磁盘块。每创建一个文件，目录文件的长度便增加一分。目录文件的内容由一系列的目录项组成，其中每个目录项由如下内容组成：
? 文件名
? 文件描述符序号
3.对文件的操作：
文件系统需提供如下函数；create, destroy, open, read, write。
? create(filename): 根据指定的文件名创建新文件。
? destroy(filename): 删除指定文件。
? open(filename): 打开文件。该函数返回的索引号可用于后续的read, write, lseek, 或close 操作。
? close(index): 关闭制定文件。
? read(index, mem_area, count): 从指定文件顺序读入count 个字节mem_area 指定的内存位置。读操作从文件的读写指针指示的位置开始。
? write(index, mem_area, count): 把mem_area 指定的内存位置开始的count 个字节顺序写入指定文件。写操作从文件的读写指针指示的位置开始。
? lseek(index, pos): 把文件的读写指针移动到pos 指定的位置。pos是一个整数，表示从文件开始位置的偏移量。文件打开时，读写指针自动设置为0。每次读写操作之后，它指向最后被访问的字节的下一个位置。lseek 能够在不进行读写操作的情况下改变读写指针能位置。
? directory: 列表显示所有文件及其长度。
三．实验过程
创建文件create：
此时显示文件中的文件：
文件的删除delete:
打开文件（open）:
文件的写操作（write）:
读文件（read）:
关闭文件（close）:
退出系统（exit）:
四．实验代码
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define NULL 0
typedef struct mdf{//MDF结构体
char username[20];//用户名
char filename[20];//文件名
struct mdf *next;
}MDF;
typedef struct ufd{//UFD结构体
char filename[20];//文件名
int protect;//文件保护码
unsigned int length;//文件长度
struct ufd *next;
}UFD;
typedef struct afd{//AFD结构体
char filename[20];//文件名
int protect;//文件保护码
unsigned int point;//文件读写指针
struct afd *next;
}AFD;
MDF *pmdf;//全局链表头指针
UFD *pufd;
AFD *pafd;
char UserUFD[20];//已经登陆成功的用户名
void initMDF()//初始化MDF表
{
FILE *fp;
pmdf= (MDF*)malloc(sizeof(MDF));
MDF *p = pmdf;
if((fp = fopen("MDF", "r+")) == NULL){//打开MDF文件
puts("the MDF cannot open!\n");
exit(1);
}
while (!feof(fp)){//把MDF文件中的内容装入链表
p->next = (MDF*)malloc(sizeof(MDF));
p = p->next;
fscanf(fp, "%s", p->username);
fscanf(fp, "%s", p->filename);
}
p->next = NULL;
fclose(fp);
}
void printUFD()//打印MDF表
{
UFD *p = pufd->next;
puts("文件名\t\t保护码\t\t文件长度\n");
while (p){
printf("%s", p->filename);
printf("\t\t%d" , p->protect);
printf("\t\t%d\n", p->length);
p=p->next;
}
}
void initUFD(char *name)//初始化UFD表
{
FILE *fp;
pufd= (UFD*)malloc(sizeof(UFD));
UFD *p = pufd;
if((fp = fopen(name, "r+")) == NULL){
puts("the UFD cannot open!\n");
exit(1);
}
while (!feof(fp)){//建立UFD链表
p->next = (UFD*)malloc(sizeof(UFD));
p = p->next;
fscanf(fp, "%s", p->filename);
fscanf(fp, "%d", &p->protect);
fscanf(fp, "%d", &p->length);
fgetc(fp);
}
p->next = NULL;
fclose(fp);
}
int checkuser()//检测登陆的用户名
{
char username[20];
while(1){
puts("请输入用户名: \n");
scanf("%s", username);
MDF *p = pmdf;
while(p){
if(strcmp(username, p->username) == 0){
strcpy(UserUFD, p->filename);
initUFD(p->filename);
printUFD();
return 1;
}
p= p->next;
}
puts("同户名不存在\n");
}
}
void initAFD()//初始化AFD
{
pafd = (AFD*)malloc(sizeof(AFD));
pafd->next = NULL;
}
bool create()//创建文件命令
{
char filename[20];
UFD *p = pufd->next;
AFD *pa = pafd;
puts("请输入要创建的文件名: \n");
scanf("%s", filename);
while (p){
if(strcmp(filename, p->filename) == 0){
puts("此文件已经存在了!\n");
return 0;
}
if(!p->next)
break;
p= p->next;
}
p->next = (UFD*)malloc(sizeof(UFD));
p=p->next;
strcpy(p->filename, filename);
p->protect = 2;
p->length = 0;
p->next = NULL;
while(pa->next){//创建文件后加入到AFD
pa=pa->next;
}
pa->next = (AFD*)malloc(sizeof(AFD));
pa = pa->next;
strcpy(pa->filename ,filename);
pa->protect = 2;
pa->point = 0;
pa->next = NULL;
return 1;
}
bool _delete()//删除文件命令
{
char filename[20];
puts("请输入要删除的文件名: \n");
scanf("%s", filename);
UFD *p = pufd;
UFD *temp;
while (p->next){
if(strcmp(filename, p->next->filename) == 0){
temp = p->next;
p->next = p->next->next;
free(temp);
printf("文件%s删除成功!\n", filename);
return 1;
}
p= p->next;
}
puts("要删除的文件不存在!\n");
return 0;
}
bool open()//打开文件命令
{
char filename[20];
unsigned int protect;
puts("请输入要打开的文件名: \n");
scanf("%s", filename);
puts("请输入要打开的文件保护类型: \n");
scanf("%d", &protect);
UFD *p = pufd->next;
AFD *pa = pafd->next;
while (pa){
if(strcmp(filename, pa->filename) == 0){
printf("文件%s已经打开!\n",filename);
return 1;
}
if(!pa->next)
break;
pa = pa->next;
}
if(!pa)
pa=pafd;
while (p){
if(strcmp(filename, p->filename) == 0){
pa->next = (AFD*)malloc(sizeof(AFD));
pa = pa->next;
strcpy(pa->filename , p->filename);
pa->protect = protect;
if(protect == 1)
pa->point = 0;
else
pa->point = p->length;
pa->next=NULL;
printf("文件%s已经打开!\n",filename);
return 1;
}
p= p->next;
}
puts("要打开的文件不存在!\n");
return 0;
}
void close()//关闭文件命令
{
char filename[20];
UFD *pu = pufd->next;
puts("请输入要关闭的文件名: \n");
scanf("%s", filename);
AFD *p = pafd;
AFD *temp;
while (p&&p->next){
if(strcmp(filename, p->next->filename) == 0){
temp = p->next;
p->next = p->next->next;
if(temp->protect == 2){
while(pu){
if(strcmp(temp->filename, pu->filename) == 0){
pu->length =temp->point;
break;
}
pu = pu->next;
}
}
free(temp);
printf("文件%s关闭成功!\n", filename);
return ;
}
p= p->next;
}
puts("要关闭的文件没有被打开!\n");
}
int read()//读文件命令
{
char filename[20];
unsigned int length;
AFD *p = pafd->next;
puts("请输入要读的文件名: \n");
scanf("%s", filename);
puts("请输入要读的长度\n");
scanf("%d", &length);
while (p){
if(strcmp(filename, p->filename) == 0){
p->point += length;
printf("文件%s读取成功!\n", filename);
return 1;
}
p= p->next;
}
puts("读取失败文件没有打开过!\n");
return 0;
}
int write()//写文件命令
{
char filename[20];
unsigned int length;
AFD *p = pafd->next;
puts("请输入要写的文件名: \n");
scanf("%s", filename);
while (p){
if(strcmp(filename, p->filename) == 0){
if(p->protect != 2){
printf("文件%s不可写!\n", filename);
return 0;
}
puts("请输入要写的长度\n");
scanf("%d", &length);
p->point += length;
printf("文件%s写入成功!\n", filename);
return 1;
}
p= p->next;
}
puts("写入失败文件没有打开过!\n");
return 0;
}
void destroy()//释放内存
{
MDF *pm = pmdf;
while(pm){
pmdf = pmdf->next;
free(pm);
pm = pmdf;
}
AFD *pa = pafd;
while(pa){
pafd = pafd->next;
free(pa);
pa = pafd;
}
UFD *pu = pufd;
while(pu){
pufd = pufd ->next;
free(pu);
pu = pufd;
}
}
void saveUFD()//保存UFD文件
{
FILE *fp;
UFD *p = pufd->next;
if((fp = fopen(UserUFD, "w")) == NULL){
puts("the UFD cannot open!\n");
exit(1);
}
while (p){
fprintf(fp, "%s", "\n");
fprintf(fp, "%s%s", p->filename,"\t\t");
fprintf(fp, "%d%s", p->protect,"\t\t");
fprintf(fp, "%d", p->length);
p=p->next;
}
fclose(fp);
}
void exit()//推出系统
{
AFD *pa = pafd->next;
UFD *pu = pufd->next;
while(pa){
if(pa->protect == 2){
while(pu){
if(strcmp(pa->filename, pu->filename) == 0){
pu->length = pa->point;
break;
}
pu = pu->next;
}
}
pa =pa->next;
}
saveUFD();
printUFD();
destroy();
}
void operate()//命令识别
{
while(1){
char command[20];
char name[][8] = {"create", "delete", "open", "close","read", "write","exit"};
puts("请输入命令: \n");
scanf("%s", command);
if(strcmp(command, name[0] ) == 0)
create();
else if(strcmp(command, name[1] ) == 0)
_delete();
else if(strcmp(command, name[2] ) == 0)
open();
else if(strcmp(command, name[3] ) == 0)
close();
else if(strcmp(command, name[4] ) == 0)
read();
else if(strcmp(command, name[5] ) == 0)
write();
else if(strcmp(command, name[6] ) == 0){
exit();
return;
}else
puts("无效命令，请重新输入:\n");
}
}
void print()
{
puts("文件系统\n");
puts("***使用说明***:\n");
puts("本文件系统共有三个用户分别是user1 user2 user3\n\
系统命令有create, delete, open, close,read, write,exit\
\nexit----------------------------------------退出系统");
}
int main()
{
print();
initMDF();
checkuser();
initAFD();
operate();//命令识别
return 0;
}