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******************* 实践教学 *******************  兰州理工大学 计算机与通信学院2008 年秋季学期 操作系统原理课程设计 题 目： 模拟 UNIX 文件系统专业班级： 计算机一班 姓 名： 张树伟 学 号：指导教师： 刘嘉成 绩： 第 PAGE 第 PAGE 10 页 总 36 页 目 录 1. 摘要2 2. 问题描述2 3. 设计目的2 4. 设计要求 5. 详细设计 5.1界面设计3 5.1算法设计 6. 设计总结 7. 参考文献 8. 致谢 9. 附录3.4 模拟 UNIX 文件系统的设计及实现 课程设计内容 多用户的多级目录的文件系统设计。 概述 UNIX 采用树型目录结构，每个目录表称为一个目录文件。 一个目录文件是由目录项组成的。每个目录项包含 16B ，一个辅存磁盘块(512B)包含32 个目录项。在目录项中，第 1、2 字节为相应文件的外存 i节点号，是该文件的内部标识； 后 14B 为文件名，是该文件的外部标识。所以，文件目录项记录了文件内、外部标识的对照关系。根据文件名可以找到辅存 i 节点号，由此便得到该文件的所有者、存取权、文件数据的地址健在等信息。UNIX 的存储介质以 512B 为单位划分为块，从 0 开始直到最大容量并顺序加以编号就成了一个文件卷，也叫文件系统。UNIX 中的文件系统磁盘存储区分配图如下： 0 0# 1# 2# … K # K+1 # K+2 # K+3 # … n# 引导区 管理区 i节点区 文件存储区 本次课程设计是要实现一个简单的模拟 UNIX 文件系统。我们在内存中开辟一个虚拟磁盘空间(1MB) 作为文件存储器，并将该虚拟文件系统保存到磁盘上(以一个文件的形式)， 以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。文件存储空间的管理可采用位示图方法。 课程设计任务及要求 设计任务 多用户、多级目录结构文件系统的设计与实现。可以实现下列几条命令login 用户登录 logout dir creat delete open close read write mkdir ch rd 退出当前用户列文件目录 创建文件 删除文件打开文件关闭文件读文件 写文件 创建目录 改变文件目录删除目录树 format quit 设计要求 格式化文件系统退出文件系统 多用户 ：usr1,usr2,us?r?3, 录； ,usr8 (1-8 个用户) 2) 多级目录：可有多级子目 3) 具有 login(用户登录) 4) 系统初始化（建文件卷、提供登录模块） 5) 文件的创建：create用(命令行来实现) 6) 文件的打开：open 7) 文件的读：read 8) 文件的写：write 9) 文件关闭：close 10) 删除文件：delete 11) 创建目录（建立子目录）：mkdir 12) 改变当前目录：cd 13) 列出文件目录：dir 14) 退出：logout 新增加的功能： 删除目录树：rd 格式化文件系统：format 算法及数据结构 算法的总体思想 本课程设计是要求我们模拟 UNIX 文件系统功能设计一个虚拟文件系统，依据 UNIX 文件系统的特点，其设计思想是： 申请 1M 的内存空间来虚拟文件系统，将其以 512B 每块划分 2048 块，采用位示图管理文件系统的方法，利用其原理将第 1 块作为位图区(512B)，共有对 i节点区和数据块区分别建立位图；每个 i节点占 16B ，每块有 512/16=32 个 i节点，用 2、3 共两块作为 i节点， 总共有 64 个 i节点，在位图区占用 8B ；其余 2045 块作为数据区(本课设要求只用到 512 块)， 在位图区占用接近 256B(2045 位)。 文件系统存储区分配图如下： 位图区 位图区 i节点区 数据区 位图：用 0 表示未使用，1 表示使用； i节点：文件控制块(FCB)，描述文件信息的一个数据结构； 数据区：存放用户数据，包括目录文件。 位示图用以反映整个存储空间的分配情况，由若干字节构成，每个字节中的每一位对 应文件存储器中的一块，“1”状态表示相应块已占用，“0”状态表示该块为空闲。存储块分配时，只要把找到的空闲块所对应的位由 0 改为 1， 而在释放时，只要把被释放的物理块所对应的位由 1 改为 0 即可。分配和释放都可以在内存的位示 图上完成，而 且速度较快。磁盘 i 节点利用在内存中生成链表或者数组的方法来生成，并且限制磁盘节点数的最大值。同样内存 i 节点利用链表的方法在内存中生成。同时在往文件中 写或者读的时候我们都是对内存中有内容进行读写。 在该文件系统中，规定一个文件最多只能占用 2 个数据块，这两个数据块可以是