文件系统课程设计报告

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1、操作系统课程设计报告设计时间：2011-1-5至2011-1-7一.设计目的：通过操作系统内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.设计内容：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

2、统的文件管理方式，每次调用该文件系统时，首先申请一定的内存空间，然后对该内存空间进行分配。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链接（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内存；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logo

3、ut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

4、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第66页共66页操作系统课程设计报告管理，为了简化对文件的访问和共享，还应设置相应的用户文件描述表及文件表。①文件卷的组织UNIX中，把每个磁盘（带）看作是一个文件卷，每个文件卷上可存放一个具有独立目录结构的文件系统。一个文件卷包含许多物理块，并按块号排列如下图：0#1#2#3#……K#K+1#……N#其中，0#块用于系

5、统引导或空闲，1#为超级块(superblock)，存放文件卷的资源管理信息，如整个文件卷的盘块数、磁盘索引结点的盘块数、空闲盘块号栈及指针等。2#~K#存放磁盘索引结点。每个索引结点64B，第K+1#~N#存放文件数据。②空闲盘块的组织UNIX采用成组链接法组织空闲盘块。它将若干个空闲盘块划归一个组，将每组中所有盘块号存放在其前一组的第一个空闲盘块中，而第一组中所有空闲盘块号放入超级块的空闲盘块号栈中。例：超级块表10910610310095211208205202310307304301③空闲

6、盘块的分配与回收内核要从文件系统中分配一盘块时，先检查超级块空闲盘块号栈是否已上锁。是则调用sleep睡眠，否则将超级块中空闲盘块栈栈顶盘块号分配出去。回收时，若空闲盘块号栈未满，直接将回收盘块编号记入空闲盘块号栈中。若回收时栈已满，须先将栈中的所有空闲盘块号复制到新回收的盘块中，再将新回收盘块的编号作为新栈的栈底块号进栈。（2）UNIX中，为了加速对文件目录的查找，将文件名和文件说明分开，由文件说明形成一个称为索引结点的数据结构，而相应的文件目录项则只由文件符号名和指向索引结点的指针构成。对目录

7、的管理应包括的功能有：①对索引结点的管理：每个文件都有一唯一的磁盘索引结点(di_node)。文件被打开后，还有一个内存索引结点(i_node)。创建一新文件时，就为之建立一个磁盘索引结点，以将文件的有关信息记入其中，并将用户提供的文件名和磁盘索引结点号一并组成一个新目录项，记入其父目录文件中。文件被撤消时，系统要回收该文件的磁盘索引结点，从其父目录中删除该目录项。随着文件的打开与关闭，系统还要为之分配和回收内存索引结点。②磁盘索引结点中，包含有关文件的下述一系列信息：文件模式di_mode、文件

8、所有者用户标识符di_uid、同组用户标识符di_gid、文件长度di_size、文件的联接计数di_nlink、文件的物理地址di_addr、文件的访问时间di_atime、文件的修改时间di_mtime和文件的建立时间di_citime。③内存索引结点：文件被打开后，系统为它在内存索引结点表区中建一内存索引结点，以方便用户和系统对文件的访问。④磁盘索引结点的分配与回收分配过程ialloc：当内核创建一新文件时，要为之分配一空闲磁盘i结点。如分配成功，便再分配一内存i第66页共6