操作系统课程设计报告63861new

1、操作系统课程设计班级： 计算机学院信息安全5班姓名： 王皓 学号： 200530501359 指导老师： 贺小箭 日期： 2008年2月 1. 课程设计任务及要求1.1设计任务 模拟实现Linux文件系统，模拟文件系统的前端操作shell，模拟文件系统的操作管理。1.2设计要求1.2.1)实现Linux文件系统的基本操作功能在任一OS下，建立一个大文件，把它假象成一张盘，在其中实现一个简单的模拟Linux文件系统。可以实现以下功能：info 显示整个系统信息，目录名与文件名支持绝对路径与相对路径。cd 改变目录dir 显示目录，Dir /s命令可显示所有子目录 md 创建目录rd 删除目录ne

2、wfile 建立文件cat 打开文件copy 拷贝文件，除支持模拟Linux文件系统内部的文件拷贝外，还支持host文件系统与模拟Linux文件系统间的文件拷贝del 删除文件check 检测并恢复文件系统1.2.2) 实现命令解释器shell使用管理程序simdisk作为后台进程运行，利用本设计任务的shell操作simdisk。实现在前端的shell进程和后端的simdisk进程之间利用共享内存进行进程间通信(IPC)。1.2.3) 实现命令解释器shell实现多个进程同时对模拟文件系统进行操作。设计管理程序simdisk的用户访问权限管理。对模拟文件系统的操作要求做到：共享读，互斥写。2

3、 设计环境及设计思想2.1 设计环境 课程设计的环境是在Windows Xp操作系统下新建一个文件作为开辟的磁盘空间，编程工具使用的是VC+ 6.0。2.2 设计思想2.2.1)总体设计思想新建一个100M的文件“C:LinuxOs.dat”作为磁盘，通过对该文件进行操作来实现模拟Linux文件系统。2.2.2)磁盘块分配将整个磁盘分为102400个小磁盘块，每个小磁盘块占用1k。superblock(超级块)占用第一块，Inode位图占用2-5块，磁盘块位图占用6-405块,Inode区占用406-533块，剩余所有磁盘块用于文件内容的存储。2.2.3)超级块struct Super_Blo

4、ck int Free_Inode; /空闲Inode数目 int Free_Block; /空闲Block数目; superblock中记录了空闲的Inode节点数目Free_Inode与空闲的磁盘块数目Free_Block。2.2.4)Inode位图与Block位图int Inode_BitmapInode_Num; /Inode位图int Block_BitmapBlock_Num; /Block位图本课程设计设计使用位图法记录空闲Inode节点与空闲Block块。Inode位图Inode_Bitmap与Block位图Block_Bitmap记录了各个Inode节点与磁盘块是否为空，为1

5、代表已被占用，为0代表未被占用。2.2.5)Inode节点结构struct inode int decide; /判断是文件还是目录,4byte;0为目录,1为文件 char name28; /文件/目录名，28byte int First_Block; /所占用的第一块磁盘块地址，4byte int length; /文件内容长度，4byte int index; /在inode区中的编号，4byte int parent; /父索引节点，4byte int Child_Num; /子节点个数，4byte int child15; /子索引节点，15*4=60byte SYSTEMTIME

6、ctime; /文件创建时间,16byte;每个文件与目录的相关信息使用Inode节点来进行记录。每个文件与目录都占用一个Inode节点，Inode区共有1024个Inode节点，每个Inode节点大小为128byte，因此Inode区共占用1024*128byte=128k。2.2.6)当前目录与当前目录索引int curr; /当前索引值struct inode* Curr_Inode; /当前inode索引指针char current512; /当前路径在刚进入文件系统时使用根目录作为当前目录，使用cd命令时改变当前目录。3 程序设计流程及运行结果3.1 程序设计流程图判断该文件系统是否

7、已创建过 是 否新建文件系统读取原文件系统信息接受并处理输入的命令 未输入exit命令关闭文件系统 exit3.2运行结果3.2.1)登陆初始界面显示命令列表，显示的当前目录为根目录。3.2.2)info命令显示已使用的磁盘块数目，空闲磁盘块数目，目录的数目，文件数目。3.2.3)cd命令可以使用绝对路径与相对路径进行cd命令，改变当前目录并显示。3.2.4)dir命令显示指定目录下的子目录及文件，显示信息包括目录或文件名，类型，创建时间。其中dir /s命令可显示所有子目录及文件。当目录不存在时给出错提示信息。3.2.5)md命令创建新目录，可以在指定目录或当前目录下创建目录，当重名时给出提

8、示信息。3.2.6)rd命令删除目录及其下所有的文件及子目录，当目录不为空时提示是否真要删除。3.2.7)newfile命令创建新文件，在创建时可为文件输入内容，支持相对路径与绝对路径创建。3.2.8)cat命令打开文件，显示文件内容，支持相对路径与绝对路径打开。3.2.9)copy命令该命令可实现模拟系统内部文件的互相拷贝，模拟系统文件与外部文件之间的相互拷贝。其中拷贝源端必须存在；拷贝目的端是内部文件时应未被创建过。若使用内部文件，路径前应加上“L：”；若使用外部文件，路径前应加上该路径的根目录，例如“C：”，若是完整路径，应加上“C：”。(a) 内部文件到外部文件的拷贝其中若外部文件使用

9、相对路径时，文件存放于本vc+6.0工程文件夹下。(b) 内部文件之间的拷贝无论使用相对路径还是绝对路径，路径前都应加上“L:”。(c) 外部文件到内部文件的拷贝3.2.10)del命令对指定文件进行删除，支持相对路径与绝对路径，若不存在该文件时给出出错提示。3.2.11)check命令对文件系统中各文件与目录的Inode节点进行检查，若Inode节点中dicide值出现异常，将其置为空节点。3.2.12)exit命令退出文件系统，并对信息进行保存，若不通过exit命令退出则不保存信息。3.2.13)help命令显示出命令列表，提供帮助。4 选取算法优缺点分析4.1判断文件与目录是否存在在刚开

10、始编写代码时，我直接使用一个search函数来判断文件和目录是否存在，但在随后的编程中，我发现不少代码段都需要判断该文件的父目录是否存在。比如md,newfile命令，要判断清楚到底是父目录下不存在该文件还是父目录根本不存在。因此我重新写了一个Get_Parent函数来寻找父目录，再在父目录下使用search函数来判断。这样虽然增加了search的复杂度，但增加了代码的可复用性，简化了后面的编程。4.2目录的删除 由于删除目录不仅要删除该目录，还要删除该目录下所有的子目录和文件，可以归结到树的相关操作，我使用递归来实现目录的删除。 空目录及文件可直接删除，若目录不为空时，进入其子目录进行递归。

11、递归算法优点在于代码简明易懂，缺点在于使程序性能变差。4.3 采用位图方式及连续分配使用位图方式记录空闲Inode节点及空闲块；使用连续分配方式来分配磁盘块。这样做的优点在于：实现简单，只需对数组进行操作，并且在记录文件时只需记录下首磁盘块First_Block和文件的块数；读操作性能好，只需单次操作即能读出整个文件。缺点在于：随着读入文件的增多，磁盘会变得零碎。5 课程设计总结及心得体会本次课程设计要求模拟Linux系统文件系统，这样不仅要求编写者要有一定的编码能力，而且要清楚Linux文件系统具体实现方式，能够从复杂的实现中建立一个较为清晰简便的模型。首先我温习了课本上关于文件系统的相关知识，归纳出一个简易且思路较为清晰的模型，这样大大加深了我对文件系统的掌握。接着，在编码过程中，我也遇到了不少困难：在处理文件路径时字符串的操作相当繁琐，甚至出现了定义野指针的错误；考虑问题不能从全局上全面地把握，导致在编程过程中漏掉某些情况或编写功能重复的代码等等。最后，我也从本次课程设计中获得一些心