简单文件系统的实现 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第三章简单文件系统的实现 设计目的和内容要求 1.设计目的 通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部数据结构、功能以及实现过程的理解。 2．内容要求 (1)在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储分区，在其上实现一个简单的基于多级目录的单用户单任务系统中的文件系统。在退出该文件系统的使用时，应将该虚拟文件系统以一个Windows文件的方式保存到磁盘上，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。 (2)文件存储空间的分配可采用显式链接分配或其他的办法。 (3)空闲磁盘空间的管理可选择位示图或其他的办法。如果采用位示图来管理文件存储空间，并采用显式链接分配方式，那么可以将位示图合并到FAT 中。 (4)文件目录结构采用多级目录结构。为了简单起见，可以不使用索引结点，其中的每个目录项应包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。 (5)要求提供以下操作命令： my_format：对文件存储器进行格式化，即按照文件系统的结构对虚拟磁盘空间进行布局，并在其上创建根目录以及用于管理文件存储空间等的数据结构。
●my_mkdir：用于创建子目录。 ●my_rmdir：用于删除子目录。 ●my_ls：用于显示目录中的内容。 ●my_cd：用于更改当前目录。 ●my_create：用于创建文件。 ●my_open：用于打开文件。 ●my_close：用于关闭文件。 ●my_write：用于写文件。 ●my_read：用于读文件。 ●my_rm：用于删除文件。 ●my_exitsys：用于退出文件系统。 3．学时安排 授课2学时，上机9学时。 4．开发平台 C或C++均可。 5．思考 (1)我们的数据结构中的文件物理地址信息是使用C语言的指针类型、还是整型，为什么 (2)如果引入磁盘索引结点，上述实现过程需要作哪些修改 (3)如果设计的是一个单用户多任务文件系统，则系统需要进行哪些扩充（尤其要考虑读写指针问题）如果设计的是一个多用户文件系统，则又要进行哪些扩充
设计时间： 2011-1-5至2011-1-7 专业年级：08计科4班： 一.设计目的： 通过操作系统其中一个子系统的设计和实现，掌握Linux文件系统的基本原理、结构和实现方法，掌握Linux文件系统中文件的建立、打开、读/写、执行、属性等系统调用的使用，学会设计简单的文件系统并实现一组操作，以及学习文件系统的系统调用命令，提高对文件系统实现功能的理解和掌握。同时，掌握操作系统设计的方法与技巧，增强系统软件设计的实际工作能力。 二.设计容： 为LINUX 设计一个简单的二级文件系统。本文件系统采用类似DOS系统的文件管理方式，每次调用该文件系统时，首先申请一定的存空间，然后对该存空间进行分配。将申请到的空间划分为目录区，文件区；采用位示图进行空间管理，盘块的分配使用显示（FAT 表）的方式。每次调用该文件系统时自动为其分配空间，并将上次操作的结果从硬盘上调入存；当结束调用时则将操作的结果重新存入硬盘，以便下次调用。（每次使用都会自动搜索文件系统，以此确定是否是第一次使用；若是则格式化生成文件系统，否则读取已存在的文件系统。） 三．设计过程 1、实现功能 该系统具备下列功能： login 用户登录logout 注销 mkdir/md 创建目录rmdir/rd 删除目录 cd/cd .. 修改目录creat 创建文件 open 打开文件dir 显示当前目录和文件 write 读文件 delete 删除文件 close 关闭文件 2、添加功能 （1）制作了一个“操作命令符”列表框，说明接下来如何操作，这样有利于更好地阅读、操作和运行程序，使不懂得程序代码的人也可以运行该程序，更好地理解该程序实现的功能。 （2）在命令解释层函数cmdexp()里加了一些选择和操作功能，增加程序实现的功能，如原来程序只有显示当前目录和文件、创建目录和修改目录的功能，把它拓展到系统所要求的全部功能，并在原有的程序的基础上进行相应的修改，使程序更加完善。 3、设计思路 （1）要将文件存储在磁盘上，必须为之分配相应的存储空间，并对文件存储空间进行管
详解制作根文件系统 单击，返回主页，查看更多内容 一、FHS（Filesystem Hierarchy Standard）标准介绍 当我们在linux下输入ls / 的时候，见到的目录结构以及这些目录下的内容都大同小异，这是因为所有的linux发行版在对根文件系统布局上都遵循FHS标准的建议规定。 该标准规定了根目录下各个子目录的名称及其存放的内容： 制作根文件系统就是要建立以上的目录，并在其中建立完整目录内容。其过程大体包括： ?编译／安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录 ?利用交叉编译工具链，构建/lib目录 ?手工构建/etc目录 ?手工构建最简化的/dev目录 ?创建其它空目录 ?配置系统自动生成/proc目录 ?利用udev构建完整的/dev目录 ?制作根文件系统的jffs2映像文件 下面就来详细介绍这个过程。 二、编译／安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录
这些目录下存储的主要是常用命令的二进制文件。如果要自己编写这几百个常用命令的源程序，my god，这简直是一个噩梦！好在我们有嵌入式Linux系统的瑞士军刀——busybox，事情就简单很多。 1、从https://www.doczj.com/doc/752060002.html,/下载busybox-1.7.0.tar.bz2 2、tar xjvf busybox-1.7.0.tar.bz2解包 3、修改Makefile文件 175 ARCH ?= arm 176 CROSS_COMPILE ?= arm-linux- 4、make menuconfig配置busybox busybox配置主要分两部分。 第一部分是Busybox Settings，主要编译和安装busybox的一些选项。这里主要需要配置：
几种Nand flas文件系统的对比 1.来源：NLE-FFS: A Flash File System with PRAM for Non-linear Editing For thesedevices, NAND flash memory has became the most attractive storage medium due to outstanding characteristics such as its increased capacity, low power consumption, small size and light weight. For the efficient management of NAND flashmemory, several flash file systems have been proposed, including JFFS2, YAFFS2, CFFS and PFFS. several file systems such as MNFS,NAMU and ScaleFFS have been designed for real-time recording /playback and large-capacity storage. A. YAFFS2 YAFFS2 is the most widely employed file system for NAND flash memory. YAFFS2 essentially saves the object ID (file ID) and the chunk (page) number in the spare region to show the offset of a page and the owner file of the page. Therefore, YAFFS2 reads the spare regions and object headers to establish the metadata in memory. Although YAFFS2 is designed to support NAND flash memory, it has scalability problems. With YAFFS2, the location of the updated page is saved in NAND flash pages or spare regions, as shown in Fig. 10 (a); hence, the file system
Linux文件系统制作流程 关键词:ARM Linux yaffs文件系统移植 Linux文件系统简介 Linux支持多种文件系统，包括ext2、ext3、vfat、ntfs、iso9660、jffs、romfs和nfs等，为了对各类文件系统进行统一管理，Linux引入了虚拟文件系统VFS(Virtual File System)，为各类文件系统提供一个统一的操作界面和应用编程接口。 Linux下的文件系统结构如下： Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。 不同的文件系统类型有不同的特点，因而根据存储设备的硬件特性、系统需求等有不同的应用场合。在嵌入式Linux应用中，主要的存储设备为RAM(DRAM,
SDRAM)和ROM(常采用FLASH存储器)，常用的基于存储设备的文件系统类型包括：jffs2,yaffs,cramfs,romfs,ramdisk,ramfs/tmpfs等。 >基于FLASH的文件系统 Flash(闪存)作为嵌入式系统的主要存储媒介，有其自身的特性。Flash的写入操作只能把对应位置的1修改为0，而不能把0修改为1(擦除Flash就是把对应存储块的内容恢复为1)，因此，一般情况下，向Flash写入内容时，需要先擦除对应的存储区间，这种擦除是以块(block)为单位进行的。 闪存主要有NOR和NAND两种技术(简单比较见附录)。Flash存储器的擦写次数是有限的，NAND闪存还有特殊的硬件接口和读写时序。因此，必须针对Flash 的硬件特性设计符合应用要求的文件系统；传统的文件系统如ext2等，用作Flash的文件系统会有诸多弊端。 在嵌入式Linux下，MTD(Memory Technology Device,存储技术设备)为底层硬件(闪存)和上层(文件系统)之间提供一个统一的抽象接口，即Flash的文件系统都是基于MTD驱动层的(参见上面的Linux下的文件系统结构图)。使用MTD 驱动程序的主要优点在于，它是专门针对各种非易失性存储器(以闪存为主)而设计的，因而它对Flash有更好的支持、管理和基于扇区的擦除、读/写操作接口。 顺便一提，一块Flash芯片可以被划分为多个分区，各分区可以采用不同的文件系统；两块Flash芯片也可以合并为一个分区使用，采用一个文件系统。即文件系统是针对于存储器分区而言的，而非存储芯片。 1．jffs2 JFFS文件系统最早是由瑞典Axis Communications公司基于Linux2.0的内核为嵌入式系统开发的文件系统。JFFS2是RedHat公司基于JFFS开发的闪存文件系统，最初是针对RedHat公司的嵌入式产品eCos开发的嵌入式文件系统，所以JFFS2也可以用在Linux,uCLinux中。 Jffs2:日志闪存文件系统版本2(Journalling Flash FileSystem v2) 主要用于NOR型闪存，基于MTD驱动层，特点是：可读写的、支持数据压缩的、基于哈希表的日志型文件系统，并提供了崩溃/掉电安全保护，提供“写平衡”支持等。缺点主要是当文件系统已满或接近满时，因为垃圾收集的关系而使jffs2的运行速度大大放慢。 目前jffs3正在开发中。关于jffs系列文件系统的使用详细文档，可参考MTD补丁包中mtd-jffs-HOWTO.txt。 jffsx不适合用于NAND闪存主要是因为NAND闪存的容量一般较大，这样导致jffs为维护日志节点所占用的内存空间迅速增大，另外，jffsx文件系统在
中北大学 操作系统课程设计 说明书 学院、系：软件学院 专业：软件工程 学生姓名：xxx 学号：xxx 设计题目：模拟文件系统的设计与实现 起迄日期: 2015年12月28日- 2016年1月8日指导教师:xxx 2016 年1月8日
1需求分析 通过模拟文件系统的实现，深入理解操作系统中文件系统的理论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力；掌握操作系统结构、实现机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路，并了解操作系统的发展动向和趋势。 模拟二级文件管理系统的课程设计目的是通过研究Linux的文件系统结构，模拟设计一个简单的二级文件系统，第一级为主目录文件，第二级为用户文件。 2总体设计 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。 文件的创建： create 文件关闭：close 文件的打开：open 文件的读：read 文件的写：write 文件关闭：close 删除文件：delete 创建子目录：mkdir 删除子目录：rmdir 列出文件目录：dir 退出：exit 系统执行流程图 开始 选择操作 创建文件删 除 文 件 读 文 件 写 文 件 创 建 文 件 夹 删 除 文 件 夹 删 除 子 目 录 显示 当前 子目 录 创 建 子 目 录 更 改 目 录 退 出
退出 3．详细设计 主要数据结构： #define MEM_D_SIZE 1024*1024 //总磁盘空间为1M #define DISKSIZE 1024 //磁盘块的大小1K #define DISK_NUM 1024 //磁盘块数目1K #define FATSIZE DISK_NUM*sizeof(struct fatitem) //FAT表大小 #define ROOT_DISK_NO FATSIZE/DISKSIZE+1 //根目录起始盘块号#define ROOT_DISK_SIZE sizeof(struct direct) //根目录大小 #define DIR_MAXSIZE 1024 //路径最大长度为1KB #define MSD 5 //最大子目录数5 #define MOFN 5 //最大文件深度为5 #define MAX_WRITE 1024*128 //最大写入文字长度128KB struct fatitem /* size 8*/ { int item; /*存放文件下一个磁盘的指针*/ char em_disk; /*磁盘块是否空闲标志位 0 空闲*/ }; struct direct { /*-----文件控制快信息-----*/ struct FCB { char name[9]; /*文件/目录名 8位*/ char property; /*属性 1位目录 0位普通文件*/ int size; /*文件/目录字节数、盘块数)*/
湖南工业大学 课程设计 资料袋 学院（系、部）学年第学期课程名称计算机操作系统指导教师职称 学生姓名专业班级学号 题目文件系统演示 成绩起止日期年月日～年月日 目录清单
课程设计任务书 — 学年第 学期 学院（系、部） 专业 班级 课程名称： 计算机操作系统 学生姓名： 设计题目： 文件系统演示 指导教师： 完成期限：自 年 月 日至 年 月 日 共 周 内 容 及 任 务 一、设计内容 设计一个简单的多用户文件系统。即 ①在系统中用一个文件来模拟一个磁盘； ②此系统至少有：Create 、delete 、open 、close 、read 、write 等和部分文件属性的功能。 ③实现这个文件系统。 ④能实际演示这个文件系统。 基本上是进入一个界面（此界面就是该文件系统的界面）后，可以实现设计的操作要求。 二、设计任务 课程设计说明书(纸质+电子版)，内容包括：设计内容、系统分析(包括可行性分析、需求分析等)及功能分析；系统设计(要求画出系统整体功能框图、流程图、并给出相应地关键的代码且对所使用的主要数据结构进行说明等。)、设计总结(评价/遇到的问题/体会/建议等)、使用说明等。 三、设计要求 1. 按功能要求开发系统，能正确运行。程序代码书写规范，有充足的注释。 2. 课程设计所使用的编程语言任选，但建议使用C 或C++； 3. 绿色软件：程序运行不需安装，避免写系统和注册表； 进 度 安 排 起止日期 工作内容 完成选题、课题分析、课题设计、编写程序 程序调试、完善代码 优化测试系统、程序答辩 撰写并提交课程设计说明书 (含电子文档)、源程序等。 主 要 参 考 资 料 [1] 胡志刚，谭长庚等. 《计算机操作系统》.中南大学出版社. 2005 [2] 罗宇，邹鹏，邓胜兰．操作系统[M]．北京：电子工业出版社，2012. [3] 面向对象程序设计与C++语言.朱战立,宋新爱.电子工业出版社,2010.7 [4] C++面向对象程序设计.谭浩强.清华大学出版社,2006.1 [5] 任爱华,李鹏,刘方毅.操作系统实验指导, 清华大学出版社,2004. [6] 徐虹.操作系统实验指导-基于LINUX 内核, 清华大学出版社, 2004. 指导教师（签字）： 年 月 日 系（教研室）主任（签字）： 年 月 日
实验四ramdisk根文件系统的制作 一．实验目的 1.熟悉根文件系统组织结构； 2.定制、编译ramdisk根文件系统。 二．实验设备 1.硬件：EduKit-IV 嵌入式教学实验平台、Mini2410 核心子板、PC 机； 2.软件：Windows 2000/NT/XP、Ubuntu 8.04、其他嵌入式软件包。 三．实验内容 利用6.3 中的已经完成的文件系统，生成一个根文件系统镜像。 四．实验原理 ramdisk是内核初始化的时候用到的一个临时文件系统，是一个最小的linuxrootfs系统，它包含了除内核以外的所有linux系统在引导和管理时需要的工具，做为启动引导驱动，包含如下目录： bin，dev，etc，home，lib，mnt，proc，sbin，usr，var。还需要有一些基本的工具：sh，ls，cp，mv……（位于/bin 目录中）；必要的配置文件：inittab，rc，fstab……位于（/etc目录种）；必要的设备文件：/dev/tty*，/dev/console，/dev/men……（位于/dev目录中）；sh，ls等工具必要的运行库：glibc。1．制作ramdisk根文件系统映像 1）单击菜单应用程序->附件->终端打开终端，设置环境变量： $ source /usr/local/src/EduKit-IV/Mini2410/set_env_linux.sh $ source /usr/crosstool/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/path.sh 2）执行命令切换到ramdisk实验目录下： $cd $SIMPLEDIR/6.4-ramdisk 3）运行脚本文件： $ sudosh ramdisk-install.sh shell 脚本命令说明： #!/bin/bash # # ramdisk-install.sh - Make ramdiskfilesystem. # # Copyright (C) 2002-2007
交叉编译器ARM-Linux-gcc4.1.2 开发板TX2440A Busybox-1.15.1.tar.bz2（在Linux中被称为瑞士军刀） mkyaffs2image工具 首先创建一个名字为root_2.6.31的文件夹，在其中创建如下文件夹 etc bin var dev home lib mnt proc root sbin sys tmp usr opt共14个文件夹 解压Busybox tar xjvf busybox 进入源目录，修改Makefile 第164行，CROSS_COMPILE=arm-linux- 第190行，ARCH=arm 执行#make men onfig进行配置 配置选项大部分都是保持默认的，只需要注意选择以下这几个选项，其他的选项都不用动：Busybox Setting---> Build Options---> [*]Build Busybox as a static binary(no shared libs) [*]Build with Large File Support(for accessing files>2GB) Installation Options--->
(./_install)Busybox installation prefix 进入这个选项，输入busybox的安装路径，如：../rootfs Busybox Library Tuning---> [*]vi-style line editing commands [*]Fancy shell prompts 要选择这个选项:“Fancy shell prompts”，否则挂载文件系统后，无法正常显示命令提示符：“[\u@\h\W]#” 配置完成以后 执行#make #make install 然后就会在上一级目录下生成rootfs文件夹，里面包含几个文件夹/bin/sbin/usr linuxrc 把这些文件全部复制到刚建好的root_2.6.31目录下， #cp–rf*../root_2.6.31 在dev目录下，创建两个设备节点: #mknod console c51 #mknod null c13 然后进入自己建立的etc目录 拷贝Busybox-1.15.2/examples/bootfloopy/etc/*到当前目录下。 #cp-r../../busybox-1.15.2/examples/bootfloopy/etc/*./ 包括文件:fstab init.d inittab profile
操作系统课程设计报告 专业：计算机信息处理 学号：09103408 姓名：纪旻材 提交日期：2011-12-28
【设计目的】 1. 课程设计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 【设计内容】 1、delete 删除文件 2、open 打开文件 3、close 关闭文件 4、write 写文件 【实验环境】 Windows7系统
Visual studio 2010 【相关知识综述】 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。 【设计思路】 1 主要数据结构 #define MAXNAME 25 /*the largest length of mfdname,ufdname,filename*/ #define MAXCHILD 50 /*the largest child每个用户名下最多有50个文件*/ #define MAX (MAXCHILD*MAXCHILD) /*the size of fpaddrno*/ typedef struct/*the structure of OSFILE定义主文件*/
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/752060002.html, 基于busybox的根文件系统制作 作者：李飞,武金虎,石颖博 来源：《电脑知识与技术》2010年第17期 摘要:Busybox是构建嵌入式Linux文件系统的必备软件,它是所有文件和设备节点的起始点,是决定系统能否正常启动的关键。通过busybox-1.1.3为例,进行配置、编译、安装等过程,从而形成简单的根文件系统映像文件,为以后嵌入式Linux系统的移植打下了良好的开端。 关键词:Busybox;嵌入式Linux;Linux操作系统;根文件系统;cramfs 文件系统 中国分类号:TP316.81文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)17-4655-02 Making Root File System Based on Busybox LI Fei, WU Jin-hu, SHI Ying-bo (College of Computer Science and Information, Guizhou University, Guiyang 550025, China) Abstract: Busybox is an essentiaL software to buiLd an embedded Linux fiLe system. It is the starting node point of aLL the fiLes and devices and the key whether the system can have a normaL start. Taking busybox-1.1.3 for exampLe, making a simpLe root image system fiLe by configuration compiLation and instaLLation Lays a good foundation for migration of the embedded Linux system. Key words: busybox; embedded linux; Linux OS; root file system; cramfs file system 1 根文件系统结构 根文件系统是所有文件和设备节点的起始点,包括系统所必须的各种工具软件、库文件、 脚本、配置文件等一系列的文件。一个基本的Linux根文件系统包含有以下的目录:dev、proc、bin、etc、usr、Lib、temp、var、usr等等目录。其中dev是设备文件节点目录,proc是挂载proc文件系统所用的目录,bin目录下面包含了系统的基本命令,etc目录是系统启动脚本所在的目录,Lib是系统默认的动态链接库目录,usr是用户目录,temp是临时目录,用来保存临时文 件,var目录包含系统运行时要改变的数据。以上都是根文件系统所必须的目录 2 Busybox简介 熟练嵌入式Linux的朋友对busybox一定不会陌生,它是标准Linux工具的一个单个可执行实现,被形象的称为嵌入式Linux系统中的“瑞士军刀”,因为它将许多常用的UNIX工具和命令 结合到一个单独的可执行程序中。虽然busybox中的这些工具相对于GNU常用工具功能有所
JFFS文件系统和YAFFS文件系统的比较 NAND flash文件系统JFFS2和YAFFS比较JFFS是由瑞典的Axis Communications Ab公司开发的(1999,以GNU发布),针对flash设备的特性为嵌入式设备开发的.(我边上的兄弟曾想去那里作毕业设计) JFFS1和JFFS2的设计中都考虑到了FLASH的特性特别是满足了上述3个条件,包括了垃圾回收,坏块管理等功能. 这两种文件系统属于LFS(Log-structured File System).这种文件系统的特点是一旦数据出错,容易恢复,但是系统运行是需要占用一定的内存空间,这些空间就是用来存储”log”的. JFFS的缺点就是加载时间太长,因为每次加载都需要将FLASH上的所有节点(JFFS的存储单位)到内存,这样也占用了可观的内存空间.除此之外,”circle log”设计使得在对文件数据进行所有的数据都会被重写,这样造成不必要的时间,同时也会减少FLASH的寿命. JFFS2对JFFS1作了些改进,比如所需的内存变少了,垃圾回收机制也优化了. 针对JFFS1,JFFS2的缺点,JFFS3出现了. YAFFS1 ">“Yet Another Flash File System”作者是新西兰的Charles Manning为一家名叫Alpha one 的公司(https://www.doczj.com/doc/752060002.html,/)设计的,是第一个为NAND Flash设计的文件系统.共两个版本YAFFS1 和YAFFS2. YAFFS1支持512Bytes/Page的NAND Flash;后者YAFFS2支持2kBytes/Page的NAND Flash. YAFFS文件系统也属于LFS. 跟其他文件系统比较,它具有更好的可移植性,甚至可以使用在没有操作系统的设备上(called “YAFFS/Direct”). YAFFS采用模块化设计,虽然最初是用在linux系统上的,但是也已经移植到其他系统比如wince. 还有个突出的优点是它在mount的时候需要很少的内存.(如果是小页—512byte/page,每1MByte NAND大约需要4KBytes内存;大页需要大概1KBytes RAM/1MByte NAND) JFFS与YAFFS比较,两者各有长处. 一般来说,对于小于64MBytes的NAND Flash,可以选用JFFS;如果超过64MBytes,用YAFFS比较合适.
简单文件系统的设计及实现 一、实验目的： 1、用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解 2、要求设计一个 n个用户的文件系统，每次用户可保存m个文件，用户在一次运行中只能打开一个文件，对文件必须设置保护措施，且至少有Create、delete、open、close、read、write等命令。 二、实验内容： 1、设计一个10个用户的文件系统，每次用户可保存10个文件，一次运行用户可以打开5个文件。 2、程序采用二级文件目录（即设置主目录[MFD]）和用户文件目录（UED）。另外，为打开文件设置了运行文件目录（AFD）。 3、为了便于实现，对文件的读写作了简化，在执行读写命令时，只需改读写指针，并不进行实际的读写操作 4、算法与框图 ?因系统小，文件目录的检索使用了简单的线性搜索。 ?文件保护简单使用了三位保护码：允许读写执行、对应位为 1，对应位为0，则表示不允许读写、执行。 ?程序中使用的主要设计结构如下：主文件目录和用户文件目录（ MFD、UFD）； 打开文件目录（ AFD）（即运行文件目录） 文件系统算法的流程图如下
三、工具/准备工作： 在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。并做以下准备： 1) 一台运行Windows 2000 Professional或Windows 2000 Server的操作系统的计算机。 2) 计算机中需安装Visual C++ 6.0专业版或企业版 四、实验要求： （１）按照学校关于实验报告格式的要求，编写实验报告（含流程图）； （２）实验时按两人一组进行分组，将本组认为效果较好的程序提交检查。
操作系统课程设计Linux二级文件系 统设计
操作系统课程设计报告专业：软件工程
学号： 姓名：马 提交日期： /1/10 【设计目的】 1、经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、经过对实际问题的分析、设计、编程实现，提高学生实际应用、编程的能力 【设计内容】 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.能够实现下列几条命令： login 用户登录
dir 列目录 create 创立文件 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．源文件能够进行读写保护 【实验环境】 C++ DevCpp 【设计思路】 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。用户创立的文件，能够编号存储于磁盘上。如：file0,file1,file2…并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。 结构体： typedef struct /*the structure of OSFILE*/ { int fpaddr; /*file physical address*/ int flength; /*file length*/ int fmode; /*file mode:0-Read Only;1-Write Only;2-Read and Write; 3-Protect;*/ char fname[MAXNAME]; /*file name*/ } OSFILE; //存放重要信息 typedef struct /*the structure of OSUFD*/ { char ufdname[MAXNAME]; /*ufd name*/
在硬盘上制作根文件系统 一、实验目标： 在硬盘上建立一个根文件系统,硬盘镜像文件的名称为：hdc-0.11.new.img 二、实验环境： 1、Vmware workation, bochs虚拟机，ultraedit编辑环境 2、用到的四个重要的镜像文件：bootimage-0.11-hd,hdc-0.1.img,并将他们放到 mylinux0.11文件夹中。 3、实验环境：redhat linux 三、实验理论依据： 1、Linux引导启动时，默认使用的文件系统是根文件系统。其中一般都包括以下一些子目录和文件： etc/ 目录主要含有一些系统配置文件； dev/ 含有设备特殊文件，用于使用文件操作语句操作设备； bin/ 存放系统执行程序。例如sh、mkfs、fdisk等； usr/ 存放库函数、手册和其它一些文件； usr/bin 存放用户常用的普通命令； var/ 用于存放系统运行时可变的数据或者是日志等信息。 存放文件系统的设备就是文件系统设备。Linux 0.11内核所支持的文件系统是MINIX 1.0文件系统。 2、inode 译成中文就是索引节点。每个存储设备或存储设备的分区（存储设备是硬 盘、软盘、U盘... ... ）被格式化为文件系统后，应该有两部份，一部份是inode，另一部份是Block，Block是用来存储数据用的。而inode呢，就是用来存储这些数据的信息，这些信息包括文件大小、属主、归属的用户组、读写权限等。inode为每个文件进行信息索引，所以就有了inode的数值。操作系统根据指令，能通过inode 值最快的找到相对应的文件。每一个文件开头都是一个inode。 做个比喻，比如一本书，存储设备或分区就相当于这本书，Block相当于书中的每一页，inode 就相当于这本书前面的目录，一本书有很多的内容，如果想查找某部份的内容，我们可以先查目录，通过目录能最快的找到我们想要看的内容。
Yaffs2文件系统中对NAND Flash磨损均衡的改进 摘要：针对以NAND Flash为存储介质时Yaffs2文件系统存在磨损均衡的缺陷，通过改进回收块选择机制，并在数据更新中引入冷热数据分离策略，从而改善NAND Flash的磨损均衡性能。实验借助Qemu软件建立Linux嵌入式仿真平台，从总擦除次数、最大最小擦除次数差值和块擦除次数标准差等方面进行对比。实验结果表明，在改进后的Yaffs2文件系统下NAND Flash的磨损均衡效果有明显提升，这有益于延长NAND Flash的使用寿命。 关键词： Yaffs2文件系统；NAND Flash；垃圾回收；冷热数据 0 引言 NAND Flash存储设备与传统机械磁盘相比，具有体积小、存储密度高、随机存储和读写能力强、抗震抗摔、功耗低等特点[1]。它被广泛用于智能手机、车载智能中心、平板电脑等智能终端中。近年来，以NAND Flash为存储介质的固态硬盘也得到越来越多的应用。目前Yaffs2文件系统(Yet Another Flash File System Two，Yaffs2)[1]是使用最多、可移植性最好的专用文件系统，在安卓、阿里云OS、Linux等嵌入式系统中都有使用。在Yaffs2文件系统下以NAND Flash为存储介质时存在磨损均衡的缺陷，可通过对回收块选择机制作改进和引入冷热数据分离策略来提高磨损均衡的效果。 1 Yaffs2和Nand Flash关系 这里以使用最多的Linux操作系统为实践，将Yaffs2文件系统移植到Linux操作系统中。Linux系统通常可以分为3层：应用层、内核层和设备层，其中支持NAND Flash设备的Yaffs2文件系统属于内核层，。 最上层用户应用程序通过VFS(Virtual File System)提供的统一接口，将数据更新等文件操作传递给Yaffs2。VFS代表虚拟文件系统，它为上层应用提供统一的接口。有了这些接口，应用程序只用遵循抽象后的访问规则，而不必理会底层文件系统和物理构成上的差异。然后Yaffs2通过MTD（Memory Technology Device）提供的统一访问接口对NAND Flash进行读、写和擦除操作，从而完成数据的更新或者存储操作。MTD代表内存技术设备，它为存储设备提供统一访问的接口。最终，在NAND Flash上以怎样的格式组织和存储数据由Yaffs2文件系统决定。 NAND Flash由若干块(block)组成，每个块又是由若干页(page)组成，页中含有数据区和附加区。NAND Flash的页根据状态不同，可以分为有效页、脏页、空闲页。有效页中存放有效数据，脏页中存放无效数据，空闲页是经过擦除后可以直接用于写入数据的页。NAND Flash在写入数据前需要执行擦除操作，因此数据不能直接在相同的位置更新。当一个页中数据需要更新时，必须将该页中有效数据拷贝到其他空闲页上再更新，并将原来页上的数据置为无效。随着时间的推移，许多无效页累积在存储器中使得空闲页逐渐减少。当存储器中的空闲空间不足时，启动垃圾回收操作，利用回收块选择机制从待回收块中选取满足要求的块来擦除，从而得到足够的空闲空间。NAND Flash中块的擦除次数有限，通常为10 000次～100 000次[2]。当某个块的擦除次数超过使用寿命时，该块将无法正常用于数据存储。因此，垃圾回收应利用合理的回收块选择机制，从待回收块中找到回收后能产生良好磨损均衡效果且付出较少额外代价的块来回收，从而获得足够的空闲空间用于数据更新操作。 2 Yaffs2在磨损均衡方面的缺陷 Yaffs2中回收块的选择机制[3]是从待回收块中找到有效数据最少的块来回收。回收过程中，Yaffs2能够减少有效数据的额外读和写操作。当数据更新处于均匀分布的情况下，Yaffs2表现出较好的磨损均衡效果。 但是，通常情况下数据的更新频率不同，有些数据经常更新，而有些数据很少更新。经
第三章简单文件系统的实现 3.1 设计目的和内容要求 1. 设计目的 通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部数据结构、功能以及实现过程的理解。 2．内容要求 (1)在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储分区，在其上实现一个简单的基于多级目录的单用户单任务系统中的文件系统。在退出该文件系统的使用时，应将该虚拟文件系统以一个Windows 文件的方式保存到磁盘上，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。 (2)文件存储空间的分配可采用显式链接分配或其他的办法。 (3)空闲磁盘空间的管理可选择位示图或其他的办法。如果采用位示图来管理文件存储空间，并采用显式链接分配方式，那么可以将位示图合并到FAT中。 (4)文件目录结构采用多级目录结构。为了简单起见，可以不使用索引结点，其中的每个目录项应包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。 (5)要求提供以下操作命令： my_format：对文件存储器进行格式化，即按照文件系统的结构对虚拟磁盘空间进行布局，并在其上创建根目录以及用于管理文件存储空间等的数据结构。 my_mkdir：用于创建子目录。 my_rmdir：用于删除子目录。 my_ls：用于显示目录中的内容。 my_cd：用于更改当前目录。 my_create：用于创建文件。 my_open：用于打开文件。 my_close：用于关闭文件。
my_write：用于写文件。 my_read：用于读文件。 my_rm：用于删除文件。 my_exitsys：用于退出文件系统。 3．学时安排 授课2学时，上机9学时。 4．开发平台 C或C++均可。 5．思考 (1)我们的数据结构中的文件物理地址信息是使用C语言的指针类型、还是整型，为什么？ (2)如果引入磁盘索引结点，上述实现过程需要作哪些修改？ (3)如果设计的是一个单用户多任务文件系统，则系统需要进行哪些扩充（尤其要考虑读写指针问题）？如果设计的是一个多用户文件系统，则又要进行哪些扩充？ 3.2 预备知识 3.2.1 FAT文件系统介绍 1．概述 FAT文件系统是微软公司在其早期的操作系统MS-DOS及Windows9x中采用的文件系统，它被设计用来管理小容量的磁盘空间。FAT文件系统是以他的文件组织方式——文件分配表（file allocation table，FAT）命名的，文件分配表的每个表项中存放某文件的下一个盘块号，而该文件的起始盘块号则保存在它的文件控制块FCB中。在文件分配表中，一般用FFFF来标识文件的结束；用0000来标识某个逻辑块未被分配，即是空闲块。为了提高文件系统的可靠性，在逻辑磁盘上通常设置两张文件分配表，它们互为备份。此外，文件分配表必须存放在逻辑磁盘上的固定位置，而根目录区通常位于FAT2之后，以便操作系统在启动时能够定位所需的文件，其磁盘布局如图3-1所示： 引导块FAT1FAT2根目录区数据区