操作系统课程设计报告文件系统.doc

东莞理工学院操作系统课程设计报告 第 PAGE 24 页 共 NUMPAGES 66 页 设计时间： 2011-1-5至2011-1-7 专业年级：08计科4班 姓名： 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 实现功能 该系统具备下列功能： login 用户登录 logout 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 添加功能 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。 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。 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 109 106 103 100 95 211 208 205 202 310 307 304 301 ③空闲盘块的分配与回收 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