操作系统文件系统模拟设计实验报告

操作系统文件系统实验报告后附源代码目录1 课程设计简介 (1)课程设计的目的 (1)课程设计内容 (1)2 数据结构的设计 (2)预定义 (2)结构体 (2)全局变量和函数 (2)3 功能模块（或算法）描述 (3)模块划分 (4)模块流程图 (6)4 程序运行结果 (4)5心得体会 (5)参考文献 (6)附源代码 (7)1 课程设计简介课程设计的目的课程设计目的使学生熟悉文件管理系统的设计方法；加深对所学各种文件操作的了解及其操作方法的特点。

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。

课程设计内容课程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。

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（UFD）。

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）因系统小，文件目录的检索使用了简单的线性搜索。

5）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。

6）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，如图所示。

2 数据结构的设计预定义#define BLOCKSIZ 512Login 登录结束是，登录成功输入用户名查找是否有改用户名输入密码是否密码是否正确否Inode 位图是否加锁否，加锁Inode 空间是否已满否在ionde 位图顺序查找空闲的inode 找到返回inode 地址Inode 位图解锁结束申请失败是找不到Balloc(int k)申请k 个block 空间Block 位图是否加锁否，加锁是否有k 个空闲的block 是在block 位图按照分组查找空闲的block 找到返回block 地址Block 位图解锁结束申请失败否找不到后在连续出版物：［序号］主要责任者．文献题名［J ］．刊名，出版年份，卷号(期号)：起止页码）[2] 刘国钧，王连成．图书馆史研究［Ｍ］．北京：高等教育出版社，1979：15-18，31．（专著：［序号］主要责任者．文献题名［Ｍ］．出版地：出版者，出版年：起止页码．）[3] 孙品一．高校学报编辑工作现代化特征［Ｃ］．中国高等学校自然科学学报研究会．科技编辑学论文集(2)．北京：北京师范大学出版社，1998：10-22．（论文集：[序号］主要责任者．文献题名[Ｃ]∥主编．论文集名．出版地：出版者，出版年：起止页码．）附：源代码#include <>#include <>#include <>#include <>#include <>#include <>#define BLOCKSIZ 512 ...............\n");login();showhelp();printf("%s>",cmdhead);while(1){scanf("%s",&str);if(strcmp(str,"exit")==0){fclose(fd);return;}else if(strcmp(str,"dir")==0) {showdir();}else if(strcmp(str,"bit")==0) {showbitmap();}else if(strcmp(str,"help")==0) {showhelp();}else if(strcmp(str,"logout")==0) {logout();}else if(Iscmd(str)){scanf("%s",&strname);cmd_Up(str,strname);}else{printf("错误命令!\n");}printf("%s>",cmdhead);}}s_r_blocks_count=0; /* 保留的 blocks 计数 */filsys. s_free_blocks_count=DATABLKNUM-5; /* 空闲的 blocks 计数 */[0]=50-5;_name, ".");dir_buf[0].d_ino= 0;_name,"..");dir_buf[1].d_ino= 0;_name, "etc");dir_buf[2].d_ino = 1;_name, ".");dir_buf[0].d_ino = 1;strcpy(dir_buf[1].d_name, "..");dir_buf[1].d_ino = 0;strcpy(dir_buf[2].d_name, "passwd");dir_buf[2].d_ino = 2;strcpy(dir_buf[3].d_name, "admin");dir_buf[3].d_ino = 3;strcpy(dir_buf[4].d_name, "xiao");dir_buf[4].d_ino = 4;fseek(fd, DATASTART+BLOCKSIZ, SEEK_SET);fwrite (dir_buf, BLOCKSIZ,1,fd);_name, ".");dir_buf[0].d_ino = 3;strcpy(dir_buf[1].d_name, "..");dir_buf[1].d_ino = 1;fseek(fd, DATASTART+BLOCKSIZ*3, SEEK_SET);fwrite (dir_buf, BLOCKSIZ,1,fd);_name, ".");dir_buf[0].d_ino =4;strcpy(dir_buf[1].d_name, "..");dir_buf[1].d_ino = 1;fseek(fd, DATASTART+BLOCKSIZ*4, SEEK_SET); fwrite (dir_buf, BLOCKSIZ,1,fd);_uid= 1;passwd[0].p_gid = GRUP_0; sername, "admin"); strcpy(passwd[0].password, "admin"); passwd[1].p_uid= 2;passwd[1].p_gid = GRUP_1;strcpy(passwd[1].username, "xiao");strcpy(passwd[1].password, "xiao");for (i=2; i<="" p="">{passwd[i].p_uid = 0;passwd[i].p_gid = GRUP_4;strcpy(passwd[i].username, "no this user"); strcpy(passwd[i].password,"");}fseek(fd,DATASTART+BLOCKSIZ*2, SEEK_SET); fwrite(passwd,BLOCKSIZ,1,fd);ininode->di_ino=2;.\n");fd = fopen (fsystemname, "rb+");_uid!=0) {sername,&pwd[i].password);}}inodetemp=read_inode(0);t\t\t\tinode %d\n",dir_buf[i].d_ino);}else if(i==1){printf("\t..\t\t\t\tinode %d\n",dir_buf[i].d_ino);}else{inodetemp=read_inode(dir_buf[i].d_ino);if((inodetemp->di_mode&DIMODE_DIR)==DIMODE_DIR){printf("\t%s\t\t\t\tinode %d\n",dir_buf[i].d_name,dir_buf[i].d_ino);}elseif((inodetemp->di_mode&DIMODE_FILE)==DIMODE_FILE) {printf("\t%s\t\t\t\tsize %d block %d\n",dir_buf[i].d_name,inodetemp->di_size,inodetemp->di_block[0]);}else{printf("\t%s\t\t\tinode %d block %d\n",dir_buf[i].d_name,dir_buf[i].d_ino,inodetemp->di_bl ock[0]);}}}}int Enterdir(char* namestr),namestr)==0){i=0;break;}if(strcmp("..",namestr)==0){i=1;break;}if(strcmp(dir_buf[i].d_name,namestr)==0) {if(dir_buf[i].d_ino!=-1){_ino);break;}}i++;}while(idi_number);if(i==cur_inode->di_number){_ino);}int Iscmd(char cmd[10]){del")==0){if(strcmp(cmdhead,"root")!=0){i=0;while(cmdhead[i]!='\0'){if(cmdhead[i]=='\\'){itemp=i;}i++;}cmdhead[itemp]='\0';}}else if(strcmp(strname,".")!=0){strcat(cmdhead,"\\");strcat(cmdhead,strname);}}else{printf("进入目录失败!\n");}}else if(strcmp(str,"create")==0){if(creat(strname)){del_ino=inum;_name,strname);fseek(fd,DATASTART+BLOCKSIZ*cur_inode->di_block[0], SEEK_SET);_name,".");buf[0].d_ino= inum;_name,"..");buf[1].d_ino= cur_inode->di_ino;fseek(fd,DATASTART+BLOCKSIZ*bnum,SEEK_SET);_ino=inum;_name,strname);fseek(fd,DATASTART+BLOCKSIZ*cur_inode->di_block[0],SEEK_SET);_name,strname)!=0){i++;}for(;idi_number;i++){strcpy(dir_buf[i].d_name,dir_buf[i+1].d_name);dir_buf[i].d_ino=dir_buf[i+1].d_ino;}cur_inode->di_number--;fseek(fd,DATASTART+BLOCKSIZ*cur_inode->di_block[0],SEEK_SET);_name,strname)==0){if(dir_buf[i].d_ino!=-1){printf("已经找到 %s ,inode=%d\n",strname,dir_buf[i].d_ino);printf("请输入新的文件名:");fflush(stdin);scanf("%s",temp);if(strlen(temp)>=14){printf("新文件名过长!重命名失败!\n");return -1;}else{if(Fd_dirfile(temp)!=-1)_name,temp);fseek(fd,DATASTART+BLOCKSIZ*cur_inode->di_block[0], SEEK_SET);sername);if(strcmp(pwd[i].username,str)==0){break;}if(strcmp("exit",str)==0){exit(0);}}if(i!=PWDNUM){break;}}while(1);printf("passwd:");fflush(stdin);scanf("%s",str);if(strcmp(pwd[i].password,str)==0){break;}if(strcmp("exit",str)==0){exit(0);}}while(1);cur_user=&pwd[i];inodetemp=read_inode(0);sername);else if(inodetemp->di_gid==1)printf("由%s创建，属于普通用户组\n",pwd[inodetemp->di_uid-1].username); }。

文件系统实验报告文件系统实验报告篇一：内核,文件系统实验报告一嵌入式系统实验报告（一） 091180083刘浩通信工程一、实验目的了解嵌入式系统的开发环境，内核的下载和启动过程；了解Linux内核源代码的目录结构及相关内容；了解Linux内核各配置选项的内容和作用；掌握Linux内核的编译过程；理解嵌入式操作系统文件系统的类型和作用；了解jffs2文件系统的优点及其在嵌入式系统中的作用；掌握busybx软件制作嵌入式文件系统的方法；掌握Linux嵌入式文件系统的挂载过程。

二、嵌入式系统开发实验1、mini和tftp（1）串口通信的硬件基础：嵌入式系统一般通过异步串行接口（UART）进行初级引导。

本实验中用到的是RS-232C标准的接口。

（2）软件结构：mini 运行mini，Ctrl+A-进入mini的cnfiguratin界面。

对串行通信接口进行配置，如串行通信口的设置，波特率、数据位等串口参数的设置。

保存好设置后以后可以不用再设置。

（3）btlader引导：给开发板加电，任意按下一个键进入btlader界面。

可以通过命令行方式进行设置，按0进入命令行模式，出现 51bard，可以设置开发板和pc机的ip地址：set myipaddr 192.168.207.113(设置开发板的ip地址)，set destipaddr 192.168.207.13（设置pc机的ip地址）。

注意ip地址的设置：使其处于同一网段，并且避免和其他系统的ip发生冲突。

（4）通过btlader的主菜单可以完成很多功能，3——下载内核，4——将内核烧进flash，5——下载文件系统，6——将文件系统烧进flash，7——启动嵌入式操作系统等。

由于btlader需要从服务器上下载内核和文件系统，一般采用tftp服务。

进入/etc/xinetd.d/tftp修改配置，注意一定要关闭防火墙，否则可能导致下载时出问题。

再设置完后要重新启动tftp服务。

文件系统实验报告引言文件系统是操作系统中的一部分，用于管理计算机中的文件和目录。

它提供了数据的存储、访问、组织和管理功能，是操作系统的基础之一。

本实验通过实现一个简单的文件系统来深入理解文件系统的原理和实现方式。

实验目的1. 了解文件系统的基本概念和原理；2. 学习文件系统的设计和实现方法；3. 掌握文件系统的基本操作。

实验环境本次实验使用的是Ubuntu 20.04操作系统。

实验步骤1. 文件系统的设计在开始实现文件系统之前，我们首先需要设计文件系统的结构和功能。

1.1 文件系统的结构文件系统通常由三个主要部分组成：文件控制块、目录和数据块。

文件控制块用于存储文件的属性和元数据，目录用于组织文件和子目录，数据块用于存储文件的实际内容。

1.2 文件系统的功能文件系统需要提供以下功能：- 文件的创建、读取、修改和删除；- 目录的创建、读取、修改和删除；- 文件和目录的查找；- 文件的权限管理。

2. 文件系统的实现2.1 文件系统的初始化在实现文件系统之前，我们首先需要初始化文件系统。

包括创建超级块、位图和根目录，并将它们写入磁盘。

2.2 文件和目录的操作在文件系统中，我们需要实现文件和目录的基本操作，包括创建文件、创建目录、读取文件内容、修改文件内容和删除文件。

2.3 文件系统的其他操作除了基本的文件和目录操作之外，文件系统还需要实现其他一些功能，如文件查找、权限管理等。

3. 文件系统的测试在完成文件系统的实现后，我们需要对其进行测试，以验证其功能是否正常。

3.1 创建文件和目录我们首先创建一些文件和目录，检查它们是否被正确地写入磁盘，并且能够被正确地读取。

3.2 读取和修改文件我们随机选择一些文件，读取它们的内容，并对其内容进行修改。

修改后，我们再次读取文件，确保修改成功。

3.3 删除文件和目录我们尝试删除一些文件和目录，并检查它们是否被成功地删除。

4. 结果与讨论经过测试，我们发现我们实现的文件系统功能正常，能够按照我们的预期进行文件和目录的创建、读取、修改和删除等操作。

目录1 课程设计简介 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计内容 (1)2 数据结构的设计 (2)2.1 预定义 (2)2.2 结构体 (2)2.3 全局变量和函数 (2)3 功能模块（或算法）描述 (5)3.1 模块划分 (4)3.2 模块流程图 (6)4 程序运行结果 (8)5心得体会 (9)参考文献 (10)附源代码 (11)1 课程设计简介1.1 课程设计的目的课程设计目的使学生熟悉文件管理系统的设计方法；加深对所学各种文件操作的了解及其操作方法的特点。

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。

1.2 课程设计内容课程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。

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（UFD）。

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）因系统小，文件目录的检索使用了简单的线性搜索。

5）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。

6）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，如图5.1所示。

2 数据结构的设计2.1 预定义#define BLOCKSIZ 512 //磁盘块的大小#define DA TABLKNUM 512 //数据块的数目#define BLKGRUPNUM 50 //数据块组包含多少数据块#define P_N_BLOCKS 15 //inode节点中指向数据块的指针个数#define GROUPNUM DATABLKNUM/BLKGRUPNUM+1 //数据块组组数#define DINODESIZ 512 //磁盘i结点区的大小（空间32×512）#define DINODENUM 32 //磁盘i结点区的块数#define SYSOPENFILE 40#define DIRNUM 32 //一个目录下的最多目录和文件的总和数#define DIRSIZ 14 //文件、目录名的长度(字节)#define UPWDSIZ 15 //密码的长度#define UNAMSIZ 15 //用户名的长度#define PWDSIZ sizeof(struct pwd) //密码结构的长度#define PWDNUM BLOCKSIZ/PWDSIZ //密码数据空间的大小（pwd为单位）#define NOFILE 20 //一个用户最多可以打开的文件数目#define DINODESTART 4*BLOCKSIZ//i结点区的开始地址-inodes table ，1引导2超块3block bitmap 4inode bitmap#define DA TASTART (2+DINODENUM)*BLOCKSIZ //数据区的开始地址#define DATASTARTNO 36 //数据区开始指针#define DIMODE_EMPTY 00000/*可以用的空间*/#define DIMODE_FILE 00001#define DIMODE_DIR 00002#define DIMODE_PASSWD 00004#define GRUP_0 0 //管理员组#define GRUP_1 1#define GRUP_2 2#define GRUP_4 42.2 结构体//磁盘i结点结构，struct inode{// char di_name[DIRSIZ];unsigned __int16 di_ino; /*磁盘i节点标识*/unsigned __int16 di_number; /*关联文件数，当为0时表示删除文件*/unsigned __int16 di_mode; /*存取权限*/unsigned __int16 di_uid; /*磁盘i节点用户id*/unsigned __int16 di_gid; /*磁盘i节点权限组id*/ //1管理员组2用户组unsigned __int32 di_size; /*文件大小*/unsigned __int32 di_ctime; /* Creation time */unsigned __int32 di_mtime; /* Modification time */unsigned __int16 di_block[P_N_BLOCKS]; /* 一组block 指针*/};// 目录项结构struct direct{char d_name[DIRSIZ]; /*目录名（14字节）*/__int16 d_ino; /*目录号*/};//超级快结构struct super_block{unsigned __int16 s_inodes_count; /* inodes 计数*/unsigned __int16 s_blocks_count; /* blocks 计数*/unsigned __int16 s_r_blocks_count; /* 保留的blocks 计数*/unsigned __int16 s_free_blocks_count; // 空闲的blocks 计数unsigned __int16 s_free_inodes_count; /* 空闲的inodes 计数*/unsigned __int16 s_free_blocks_group[GROUPNUM];//新增一个数组来记录每个数据块组中的空闲数据块计数unsigned __int16 s_first_data_block; /* 第一个数据block */unsigned __int16 s_log_block_size; /* block 的大小*/unsigned __int16 s_blocks_per_group; /* 每block group 的block 数量*/unsigned __int16 s_inodes_per_group; /* 每block group 的inode 数量*/};// 用户密码struct pwd{unsigned __int8 p_uid;unsigned __int8 p_gid;char username[UNAMSIZ];/*用户名新加的*/char password[UPWDSIZ];};// 目录结构struct dir{struct direct direct[DIRNUM];__int16 size;};2.3 全局变量和函数// 全局变量unsigned __int8 di_bitmap[DINODENUM]; // 硬盘inode节点位图1表示已使用0表示未使用unsigned __int8 bk_bitmap[DA TABLKNUM]; // 数据块block位图struct super_block filsys; //超级块struct pwd pwd[PWDNUM];FILE *fd; //文件指针struct inode *cur_inode; //i节点当前目录指针struct inode *inodetemp; //i节点指针const char fsystemname[20]="Linux.EXT2"; //模拟硬盘的文件名struct direct dir_buf[BLOCKSIZ / sizeof(struct direct)]; //目录数组char cmdhead[20];//cmd 的头表示所在哪个文件夹、int i_lock=0;//inode位图锁可能会多线程int b_lock=0;//block位图锁struct pwd *cur_user;/* 全局函数*/extern int Format();//格式化磁盘extern int Install();//启动，安装文件系统struct inode * read_inode(int);//install里面读取文件dinodestruct direct * read_dir_data(int);//读取存储文件夹的物理块extern void showdir();//命令dirint Enterdir(char[]);//进入某个文件夹命令-- cd 文件名int Fd_dirfile(char[]);//查找当前目录里的文件没找到返回-1 找到返回inode号int Iscmd(char[]);//判断是否两个字符串的命令void two_cmd(char[],char[]);//两个字符串的命令int creat(char[]);//创建文件void changeinode();//交换指针char * ReadFile(char[]);//读取文件int mkdir(char[]);//创建文件夹void showbitmap();//显示位图int deletefd(char[]);//删除文件int editfile(char[]);//编辑文件int rename(char[]);//重命名void showhelp();//命令帮助void login();void logout();int access();//权限判断/*磁盘i节点的分配与释放（当一个新文件被建立的时候，在给该文件分配磁盘存储区之前，应为该文件分配存放该文件说明信息的磁盘i节点，当从文件系统中删除某个文件时，应首先删除它的磁盘i节点项。