C语言操作系统课程设计--建立基于磁盘存储设备的FAT文件系统.doc

C语言操作系统课程设计 ---建立基于磁盘存储设备的FAT文件系统 王嘉楠 （环境与生物工程学院，生工0903班） 一、课程设计要求、目的 在现代计算机系统中，用到大量的程序和数据，由于内存容量有限，且不能长期保存，故而平时总是把他们以文件的形式存放在外村中，需要时可随时将他们调入到内存。如果用户直接管理外存上的文件，不仅要求用户熟悉外存的特性，了解各种文件的属性，以及他们在外存上的位置，而且在多用户的环境下，还必须能保持数据的安全性和一致性。显然，这是用户多不能胜任、也不愿意承担的工作。取而代之的是操作系统中又增加了文件管理功能，即构成一个文件系统，负责管理在外存上的文件，并把对文件的存取、共享和保护等手段提供给用户。这不仅方便了用户，保证了文件的安全性，还可以有效的提高系统资源的利用率。 课程设计不仅要求我们紧扣课本知识，熟练的掌握课FAT文件系统实现原理上，而且要求最终的软件实现有很好的人机交互界面，从多方面考查我们的学习、实践能力。让我们在实践中去认识FAT文件系统的实现原理，加深对文件系统存储、数据的安全性和一致性理解，在实践中去完善自己的理论知识，纠正理论学习过程中出现的错误。 二、课程设计的任务 1、首先分配一定容量的磁盘存储空间，作为文件存储空间建立相应的文件系统，使用FAT文件系统。 3、为该文件系统设计相应的数据结构来管理目录、磁盘空闲空间、已分配空间等。 4、提供文件的创建、删除、移位、改名等功能。 5、提供良好的界面，可以显示磁盘文件系统的状态和空间的使用情况。 6、提供虚拟磁盘转储功能，可将信息存入磁盘，还可从磁盘读入内存 本次设计的基于磁盘存储设备的FAT文件系统利用的是二级目录管理方式，分别由用户文件目录UFD( User File Directory )、主文件目录MFD( Master File Diretory )构成。其中UFD由用户的所有文件块组成，在MFD中每个用户目录文件占用一个目录项，其中目录项中包括用户名和指向用户目录文件的指针，其基本构成如图所示： 用户文件目录项的基本信息包括基本信息、地址信息、访问控制信息、使用信息。 1. 基本信息 文件名：通常在不同系统中允许不同的最大长度。可以修改。有些系统允许同一个文件有多个别名； 别名的数目； 文件类型：可有多种不同的划分方法，如： 有无结构（记录文件，流式文件） 内容（二进制，文本） 用途（源代码，目标代码，可执行文件，数据） 属性attribute（如系统，隐含等） 文件组织（如顺序，索引等） 2. 地址信息 存放位置：包括哪个设备或文件卷volume，以及各个存储块位置； 文件长度：以字节、字或存储块为单位。可以通过写入或创建、打开、关闭等操作而变化。 3. 访问控制信息 文件所有者（属主）：通常是创建文件的用户，或者改变已有文件的属主； 访问权限（控制各用户可使用的访问方式）：如读、写、执行、删除等； 4. 使用信息 创建时间 最晚一次读访问的时间和用户 最晚一次写访问的时间和用户 在两级目录结构中，如果用户希望有自己的用户文件目录，可以请求系统为自己建立一个用户文件目录；有了自己的UFD后，用户可以根据自己的需要创建新文件。每当此时，OS只需要检查该用户的UFD，判定在该UFD中是否已有同名的另一个文件。若有，用户必须为新文件重命名；若无，便在UFD中建立新目录项，将新文件名及其有关的属性填入到目录项中，并置其状态位为1,。当用户要删除一个文件时，OS也只需要查找该用户的UFD，从中找到指定文件的目录项，在回收该文件所占用的存储空间后，将该目录项删除。 3.2文件系统中文件基本操作： 创建文件：创建一个新文件时，系统首先要为新文件分配必要的外存空间，并在文件系统的目录下，为止建立一个目录项。目录项中应记录新文件的文件名以及其在外存的地址等属性。 删除文件：当已不再需要某文件时，可将它从文件系统中删除。在删除时，系统应该先从目录中找到删除文件的目录项，使之成为空项，然后回收该文件所占用的存储空间。 文件的重命名：根据用户的需要更改文件的名称，但更改中必须保证文件名不与相同目录中的其他文件重名。 3.3文件系统的存储利用的是显示链接存储方式（负责人：秦亚军） 文件存取：实现“按名存取”。即用户只需向系统提供所需访问的文件的名字，便能快速准确地找到文件在外存上的存储位置。这是目录管理最基本的功能，也是本文件系统向用户提供的最基本的服务。 提高对目录的检索速度。通过合理地组织目录结构的方法，可加快对目录的检索速度，而且本系统利用结构体，设置指针对于下一块的物理位置进行了指定，利用自己优化的算法，可以快速而准确的找到目标位置，从而提高了对文件的存取速度。这是在设计一个大、中型文件系统时所追求的主要目标。 文件内存显示。利用指针