文件系統(tǒng)

題目描述

1、實驗內(nèi)容

通過一個簡單的二級文件系統(tǒng)設(shè)計，加深對文件系統(tǒng)的內(nèi)部功能以及內(nèi)部實現(xiàn)的理解。要求模擬采用二級目錄結(jié)構(gòu)的磁盤文件系統(tǒng)的文件操作能實現(xiàn)以下幾條命令，用輸入命令來模擬用戶程序中調(diào)用的文件操作：

Login 用戶登錄
Dir 列文件目錄（列出文件名、物理地址、保護碼和文件長度）
Create 創(chuàng)建文件
Delete 刪除文件
Open 打開文件
Close 關(guān)閉文件
Read 讀文件
Write 寫文件
源文件可以進行讀寫保護

2、實驗原理

文件系統(tǒng)管理中用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有：

首先應(yīng)確定文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：主目錄、子目錄及活動文件等。主目錄和子目錄都以文件的形式存放于磁盤，這樣便于查找和修改。
用戶創(chuàng)建的文件，可以編號存儲于磁盤上。如：file0,file1,file2…并以編號作為物理地址，在目錄中進行登記。

系統(tǒng)采用的開發(fā)環(huán)境

軟件：VC+ 6.0
操作系統(tǒng)：Win 10

程序的流程圖

程序功能段的說明及代碼解釋

1.用戶注冊

void userCreate()
{
 char c;
 char userName[10];
 int i;
 if(used<MaxUser)
 {
  cout<<"Please input username:";
  for(i=0;c=getch();i++)
  {
   if(c==13) break;
   else
    userName[i]=c;
   printf("%c",c);
  }
  userName[i]='\0';
  for(i=0;i<used;i++)
  {
   if(!strcmp(userTable[i].userName,userName))
   {
    cout<<"\n";
    cout<<"該用戶名已存在,創(chuàng)建用戶失敗!\n";
    system("pause");
    return;
   }
  }
  strcpy(userTable[used].userName,userName);
  cout<<"\n";
  cout<<"Please inout code:";
  for(i=0;c=getch();i++)
  {
   if(c==13) break;
   else
    userTable[used].password[i]=c;
   printf("*");
  }
  userTable[userID].password[i]='\0';
  cout<<"\n";
  cout<<"用戶創(chuàng)建成功!\n";
  used++;
  system("pause");
 }
 else
 {
  cout<<"創(chuàng)建用戶失敗，用戶已達到上限!\n";
  system("pause");
 }
 fflush(stdin);// 清除讀寫緩沖區(qū)
}

用戶登錄

int login()
{
 char name[10],psw[10];
 char c;
 int i,times;
 cout<<"Please input username:";
 for(i=0;c=getch();i++)
 {
  if(c==13) break;
  else
   name[i]=c;
  printf("%c",c);
 }
 name[i]='\0';
 for(i=0;i<used;i++)
 {
  if(!strcmp(userTable[i].userName,name))
   break;
 }
 if(i==used)
 {
  cout<<"\n您輸入的用戶名不存在\n";
  system("pause");
  return -1;
 }
 for(times=0;times<3;times++)
 {
  memset(psw,'\0',sizeof(psw));
  cout<<"\nPlease input code:";
  for(i=0;c=getch();i++)
  {
   if(c==13) break;
   else
    psw[i]=c;
   cout<<"*";
  }
  printf("\n");
  for(i=0;i<used;i++)
  {
   if(!strcmp(psw,userTable[i].password))
   {
    printf("用戶登錄成功\n");
    system("pause");
    break;
   }
  }
  if(i==used)
  {
   printf("您輸入的密碼錯誤，您還有%d次輸入機會\n",2-times);
   if(times==2) exit(0);
  }
  else break;
 }
 fflush(stdin);
 return i;
}

3.創(chuàng)建新文件

void createFile(char fileName[],int length,char fileKind[])
{
 //int i,j;
 time_t rawtime;
 int startPos;
 UFD *fileNode,*p;
 for(p=userTable[userID].user->next;p!=NULL;p=p->next)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
  {
   printf("文件重名，創(chuàng)建文件失敗\n");
   system("pause");
   return;
  }
 }
 if(requestDist(startPos,length))   //磁盤分配查詢
 {
  fileNode=(UFD *)malloc(sizeof(UFD));
  fileNode->file=(fileTable *)malloc(sizeof(fileTable));  //這一步必不可少，因為fileNode里面的指針也需要申請地址，否則fileNode->file指向會出錯
  strcpy(fileNode->file->fileName,fileName);
  strcpy(fileNode->file->fileKind,fileKind);
  fileNode->file->maxlength=length;
  fileNode->file->strat=startPos;
  fileNode->file->openFlag=false;
  time(&rawtime);
  fileNode->file->timeinfo=localtime(&rawtime);
  fileNode->next=NULL;
  if(userTable[userID].user->next==NULL)
   userTable[userID].user->next=fileNode;
  else
  {
   p=userTable[userID].user->next;
   while(p->next) p=p->next;
   p->next=fileNode;
  }
  printf("創(chuàng)建文件成功\n");
  system("pause");
 }
 else
 {
  printf("磁盤空間已滿或所創(chuàng)建文件超出磁盤空閑容量，磁盤空間分配失敗\n");
  system("pause");
 }
}

4.文件寫入

void fileWrite(char fileName[])
{
 UFD *p,*q;
 q=userTable[userID].user;
 int i,k,startPos;
 for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
   break;
 }
 if(p)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileKind,"r"))      //判斷文件類型
  {
   printf("該文件是只讀文件,寫入失敗\n");
   system("pause");
   return;
  }
  char str[500];
  printf("輸入文件內(nèi)容:\n");
  gets(str);
  startPos=p->file->strat;
  p->file->openFlag=true;    //文件打開標記
  p->file->length=strlen(str);
  if(p->file->length>p->file->maxlength)
  {
   printf("寫入字符串長度大于該文件的總長度,寫入失敗\n");
   system("pause");
   return;
  }
  for(i=startPos,k=0;k<(int)strlen(str);i++,k++)
   disk[i]=str[k];
  printf("文件寫入成功,請用close命令將該文件關(guān)閉\n");
  system("pause");
 }
 else
 {
  printf("沒有找到該文件,請檢查輸入的文件名是否正確\n");
  system("pause");
 }
}

5.關(guān)閉文件

void fileClose(char fileName[])
{
 UFD *p,*q;
 q=userTable[userID].user;
 for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
   break;
 }
 if(p) 
 {
  p->file->openFlag=false;
  printf("%s文件已關(guān)閉\n",p->file->fileName);
  system("pause");
 }
 else
 {
  printf("沒有找到該文件,請檢查輸入的文件名是否正確!\n");
  system("pause");
 }
}

6.查看文件內(nèi)容

void fileCat(char fileName[])
{
 int startPos,length;
 int k=0;
 UFD *p,*q;
 q=userTable[userID].user;
 for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
   break;
 }
 if(p)
 {
  startPos=p->file->strat;
  length=p->file->length;
  p->file->openFlag=true;    //文件打開標記
  for(int i=startPos;k<length;i++,k++)
  {
   if(i%50==0) printf("\n");  //一行大于50個字符換行
   printf("%c",disk[i]);
  }
  printf("%s已被read進程打開,請用close命令將其關(guān)閉\n",p->file->fileName);
  system("pause");
 }
 else
 {
  printf("沒有找到該文件,請檢查輸入的文件名是否正確\n");
  system("pause");
 }
}

7.讀取文件

void fileFine(char fileName[])
{
 UFD *p,*q;
 q=userTable[userID].user;
 for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
   break;
 }
 if(p)
 {
  printf("-------------------------------------------\n");
  printf("名字：%s\n",p->file->fileName);
  printf("長度：%d\n",p->file->maxlength);
  printf("起始地址：%d\n",p->file->strat);
  printf("類型：%s\n",p->file->fileKind);
  system("pause");
 }
 else
 {
  printf("沒有找到該文件,請檢查輸入的文件名是否正確\n");
  system("pause");
 }
}

8.顯示用戶所有文件

void fileDir(char userName[])
{
 UFD *p;
 int i,k;
 for(i=0;i<MaxUser;i++)
 {
  if(!strcmp(userTable[i].userName,userName))
  {
   k=i;break;
  }
 }
 if(i==MaxUser)
 {
  printf("沒有找到該用戶，請檢查輸入用戶名是否正確\n");
  system("pause");
  return;
 }
 else
 {
  p=userTable[k].user->next;
  printf("----------------------------------------------------------\n");
  cout<<setw(10)<<"文件名稱"<<setw(10)<<"文件長度"<<setw(10)<<"起始地址"<<setw(10)<<"文件類型"<<setw(30)<<"創(chuàng)建時間"<<endl;
  for(;p!=NULL;p=p->next)
     cout<<setw(10)<<p->file->fileName<<setw(10)<<p->file->maxlength<<setw(10)<<p->file->strat<<setw(10)<<p->file->fileKind<<setw(30)<<asctime(p->file->timeinfo)<<endl;  
  system("pause");
 }
}

9.修改文件權(quán)限

void chmod(char fileName[],char kind[])
{
 UFD *p,*q;
 q=userTable[userID].user;
 for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
   break;
 }
 if(p)
 {
     strcpy(p->file->fileKind,kind);
  cout<<"權(quán)限修改成功!"<<endl;
  system("pause");
 }
 else
 {
  printf("沒有找到該文件,請檢查輸入的文件名是否正確\n");
  system("pause");
 }
}

10.重名名文件

void fileRen(char fileName[],char rename[])
{

 UFD *p,*q;
 q=userTable[userID].user;
 for(p=q->next;p!=NULL;p=p->next)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileName,fileName))
   break;
 }
 if(p)
 {
   strcpy(p->file->fileName,rename);
  cout<<"重命名成功!"<<endl;
  system("pause");
 }
 else
 {
  printf("沒有找到該文件,請檢查輸入的文件名是否正確\n");
  system("pause");
 }
}

11.盤符顯示

void diskShow()
{
 diskNode *p;
 int i=0,unusedDisk=0;
 printf("-------------------------------------------------------------------\n");
 cout<<setw(10)<<"盤塊號"<<setw(10)<<"起始地址"<<setw(10)<<"容量(bit)"<<setw(30)<<"是否已被使用(1:是 0:否)"<<endl;
 for(p=diskHead;p!=NULL;p=p->next,i++)
 {
  if(p->useFlag==false) unusedDisk+=p->maxlength;
        cout<<setw(10)<<i<<setw(10)<<p->start<<setw(10)<<p->maxlength<<setw(30)<<p->useFlag<<endl;
 }
    cout<<"磁盤空間總?cè)萘?512*1024 bit "<<endl;
 cout<<"已使用:"<<MaxDisk-unusedDisk<<" bit"<<endl;
 cout<<"末使用:"<<unusedDisk<<" bit"<<endl;
 system("pause");
}

12.刪除文件

void delFile(char fileName[])
{
 UFD *p,*q,*temp;
 while(p)
 {
  if(!strcmp(p->file->fileName,fileName)) break;//文件不存在
  else 
  {
   p=p->next;
   q=q->next;
  }
 }
 if(p)
 {
  if(p->file->openFlag!=true)            //先判斷是否有進程打開該文件，如果文件沒被打開
  {
   temp=p;
   free(temp);
   printf("文件刪除成功\n");
   system("pause");
  }
  else
  {
   printf("該文件已被進程打開,刪除失敗\n");//文件被打開
   system("pause");
  }
 }
 else
 {
  system("pause");
 }
}

13.顯示所有用戶

 void show_allusers()
{
  if(used==0)
  {
  cout<<"暫無用戶！"<<endl;
  }
  else
  {
 cout<<setw(10)<<"用戶名"<<setw(10)<<"密碼"<<endl;
 for(int i=0;i<used;i++)
 {
 cout<<setw(10)<<userTable[i].userName<<setw(10)<<"******"<<endl;
 }  
 }
    system("pause");
}

課程設(shè)計體會與軟件評價

通過這次的操作系統(tǒng)課程設(shè)計，自己也學(xué)到了非常多的新知識，同時也對以前的一些知識復(fù)習(xí)了一些。拿到課設(shè)題目的時候，還是有點懵的，后面選擇了文件系統(tǒng)這道題，因為這方面一直都是自己的薄弱地方，想突破一下自己。

和以往做課程設(shè)計一樣，拿到題目，首先在網(wǎng)上收集相關(guān)的資料，學(xué)習(xí)別人的思路和見解。然后在根據(jù)自己的理解和思考，確定程序所需要實現(xiàn)的功能模塊。起初在搭建框架的時候，陷入了困難，因為不知道文件系統(tǒng)到達是怎么實現(xiàn)的？用戶是怎么創(chuàng)建目錄、文件？對于這個疑惑，咨詢了一下同學(xué)，之后又去找了文件系統(tǒng)的書看了一下，這才了解文件系統(tǒng)的大體結(jié)構(gòu)。之后就是確定程序的流程，采用哪種輸入方法。

起初想著還是和以前一樣，用戶選擇命令前面的數(shù)字，系統(tǒng)根據(jù)命令變換確定用戶所需要執(zhí)行的命令。后來想著這和平時使用的Linux系統(tǒng)操作方法完全不一樣啊，命令行操作方便又快捷，為何不寫一個類似的程序呢？用戶直接使用命令操作文件，這樣才比較符合用戶的操作習(xí)慣。為此，自己又拿起C++的課本重新學(xué)了一遍文件操作、指針等知識。之后用了一點時間搭建了整個程序的主體框架，然后只需要對每個模塊進行填充就好了，這里不是很難。

在課設(shè)中，遇到的問題數(shù)不勝數(shù)。比如主目錄、二級目錄的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)怎么設(shè)計？鏈表的一些基礎(chǔ)操作方式如何選擇等等。好在同學(xué)們的幫助下，這才完成了文件系統(tǒng)設(shè)計。在使用自己設(shè)計的這個軟件，發(fā)現(xiàn)依然存在一些問題，比如在為文件定義操作權(quán)限的時候，這里并沒有對權(quán)限進行用戶限制，用戶是可以隨意定義權(quán)限的，這與實際相差比較大。總的來說，這次的收獲還是很大的，希望在以后的編程中可以寫出更優(yōu)秀的代碼。

這次的操作系統(tǒng)課程設(shè)計，雖然總體上完成了老師所給出的基本功能，添加了一點點新的功能，但是問題還是有很多。比如并沒有對文件進行真正的存儲，只是利用鏈表進行了存儲，導(dǎo)致一旦程序關(guān)閉，用戶數(shù)據(jù)就不見了。

其實在設(shè)計程序的時候也考慮過這個問題，但是對于文件的操作，一直都是自己的痛點，在C++的基礎(chǔ)課上，文件這一部分沒有學(xué)的很好，希望在以后的學(xué)習(xí)過程中，可以查缺補漏。其次就是程序的優(yōu)化并沒有做的很好，存在很多冗余的地方，代碼的優(yōu)化空間還是很大的?？偨Y(jié)這次的程序，做的沒有以前的課設(shè)那么好，在用戶交互性方面還值得改進和提升。

源代碼

運行環(huán)境：VC 6.0（vs會報錯）

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注：

因為有網(wǎng)站老是爬文章，所以把下載鏈接放在小程序中了
以前編寫代碼的時候沒有設(shè)計到復(fù)制文本內(nèi)容所以只有手動輸入了
若鏈接失效麻煩留下言提醒下海轟看到會及時更新的

忙了幾個月了沒有看到小伙伴們的留言、消息

看到了的基本都發(fā)了代碼

真的很抱歉確實有點忙

之后會陸續(xù)整理課程設(shè)計源代碼的

不需要再用竹筍下載了

直接獲取就行了

小程序也會比較大的更新

工作量較大見諒～

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【課程設(shè)計｜C++】操作系統(tǒng)：文件系統(tǒng)