操作系统课程设计报告5——模拟文件系统.pdf

操作系统课程设计报告

——模拟文件系统

1实现功能

实现了符合要求的文件系统。

实现了要求的文件系统接口。

2文件系统的实现

2.1目录项结构体dirEntry

文件系统中，使用dirEntry结构体表示一个目录项。该结构体长64字节，

其中记录了该项的FAT表入口位置start，文件名name（最长50字节）和长9

字节的未用项unused（可用于扩展文件系统的功能，记录其他信息）。

系统中的目录实际上就是仅由dirEntry项构成的目录文件。

2.2文件描述符分配表项结构体filpEntry

使用filpEntry结构体来表示一个已经打开的文件。它长8个字节，记录的

信息包括该文件的FAT表入口位置start，以及文件指针位置position。

fdPool数组提供了100个可用的filpEntry指针；minNotUsedFd变量储存当

前最小未用的文件描述符。每当打开一个文件时，要调用get_fd函数，它为文件

分配一个描述符，增加一个filpEntry项，并调整minNotUsedFd的值。当关闭文

件时，需要调用free_fd函数，来释放一个文件描述符和对应的filpEntry。

2.3文件分配表FAT

文件系统中，需要记录文件存储的块号的数据结构。除了可以使用inode以

外，还可以使用FAT。FAT在使用过程中需要将整张表读入内存，而使用inode

时，只需要将使用中的inode读入内存即可；故inode占用内存较少。但inode

数据结构复杂；尤其是当文件尺寸巨大，需要使用二级甚至三级间接表时，inode

在磁盘和内存之间的读写过程会变得相当繁琐。本项目中，选择使用方便的FAT。

当磁盘空间为250MB，块大小为1KB时，将有256000块；每块的号码需

要使用一个int来表达。故FAT表需要256000项，每项4字节，共1024000字

节，即1000KB。由于超级块已经占用块0，文件分配表将占用硬盘块1～1000。

FAT的每个表项的类型都是int。正整数表项指明该文件下一个块的号码；表

项为0，表示该块尚未被占用；-1表示该文件没有更多的块了。这样，对于每个

文件来说，只要知道它的第1个块的号码，就能顺藤摸瓜，访问到它的所有块。

FAT表的初始化状态，即文件系统中没有任何文件时，1～1024项全部标为

-1（其他全为0），表明这些是供文件系统使用的磁盘块，普通文件不能被分配到

这些块中。

在文件系统初始化时，需要将整个FAT表载入内存，程序中的fat数组。由

于表项为0表示该块未被占用，故数组的第0项不能使用；即FAT表不使用第0

块。此外，

使用了FAT表的文件系统，只要在关闭时将FAT表写回硬盘即可。

my_shutdown函数即起到此作用。

2.4超级块

本项目由于用不到太多的信息，故而简化了超级块的设计，使它只包含一个

魔数“”（字符串FFATSYST）。超级块放在硬盘的0扇区中。启动时，若检测到魔“

数”，则表明磁盘上已经存在文件系统；否则，需要重新建立一个。

2.5根目录

文件系统初始化时，必须要有一个根目录。它的“目录文件”所在块比较特