计算机操作系统课程设计

1、计算机操作系统课程设计班级：计091-1姓名：学号：使用语言：C+指导老师： 学院:、系统要求1、实验目的通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现。2、实验内容为linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点：（1）可以实现下列几条命令（至少4条）；logi n用户登陆dir列文件目录create创建文件delete删除文件ope n打开文件close关闭文件read读文件write写文件（2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度；（3）源文件可以进行读写保护。.二、系统分析1、设计思想本文件为二级文件系统，即要实现对文件的增删改查，同时又

2、具备登陆系统、 注册用户的功能，各个用户之间的文件系统互不干扰。本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户 帐号下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享， 文件系统安全以及管 道文件与设备文件等特殊内容。系统采用结构体来存储用户、文件目录、文件数据内容：048*548*5+44*5048*5+44*50+264*200用户区文件目录区文件数据区每个分区都是由结构体组成，每个个去的结构体的个数由格式化系统是决定。整个系统的编码构成主要分为:51 Workspace 1 project -file files-Source Files 關 mymain,cpp 团 m

3、ysys,cpp =t：l myus&riiile_cpp- 3 Header Files XI allstruct.li 司 mysysh 荀 myuserfile.h _| Resource FilesAllstruct.h定义了每个分区的结构体；Mysys.h声明了对系统操作的各种方法;Myuserfile.h声明了对文件操作的各种方法;Myma in .cpp整个系统的主函数，操作入口；Mysys.cpp 包含了 mysys.h，实现了操作系统的各种方法；Myuserfile.cpp 包含了 myuserfile.h ，实现了操作文件的各种方法;2、主要数据结构Allstruct.h

4、struct s_userlong isuse; char n ame20; char psd20; long address;struct s_listlong isuse; char n ame20;long myaddress;文件的内容：用户区结构体/是否使用用户名/密码/目录地址目录结构体/是否使用文件名字/本条目录地址long poi ntaddress; /指向的文件的地址 long isfile;/ 是否锁定long poi ntsize; /目标文件的大小long nextaddress; /下条目录的地址 ;struct s file/文件结构体long isuse;/是否

5、使用char conten t256; /文件内容 long next;/下个文件块地址；系统执行创建分区,1、如果首次进入系统，还没有文件系统，则会提示格式化文件系统, 并初始化分区：2、刚初始化后，没有用户，提示创建用户:區図酸融嚴葩耶3屈司曙卸罟莪;濟帑慾總.、蔗辭細boh3、用户创建成功后出现对系统操作的菜单4、注册用户功能:请输入新用户的用户名!Arinin 惰输入密码123 情再次输入密码；M23展入存储* “*制建用户威功。5、用户登录，登录成功后显示当前用户下的所有文件及其详细信息，同时显示 对文件操作的菜单：请输入用户名=请输入密码L23登陆成功！欢迎您典目录为空I容 态程

6、-内 状出 择4ULUL定退 选文文文文锁. 的盲建除改否销 您查新删修是注 kw 12 3 4-506新注册的用户默认为没有文件，选择创建文件，并且每次对文件操作后显示 当前用户的所有文件和操作菜单：请输入文件名字母和数字最多仞个字符九aa文件由多少个字符沖组成？（必须小于冇冏个字符128文件是否锁定了 y锁定/ 2或其他自由谏写当前目录下的文件；刘牟名XJOEXKXJCKEJC大小是否锁定物理地址aa129V24407、此次新建的文件为锁定状态，不能被删除:8、对文件查看，默认创建的时候用 0填充文件内容:縮入要查看的文件的名韦(仅限当前目議aa0000009000000000000000

7、0000000000000000000000000000000000000000000000MHO0009U0SO0000U0SO0000000000000000000000B00006t)反件查看成功！当前目录下的文件；爻件名大小是否锁定物理她址aa128V2440liiEHUitMEHiaMEiiEHUitMEHMiMEiiEHUitMEHMiiMXXiMaiiEiOiMiiMXXlrfaiiEiOiMiiMXXlrfaiiEiOiMiiMXXlrfaiiEiOiMiiMXXlrfiiiEiOiMiiMXXlrfiiiE 斗9、修改文件内容:摩詡BBE势觀巒厨輻曾营舸整酬亘廊期U入内容；

8、dfsafsrsdfsifsafsafsdfsafsafsar 工件修改成功I課I录下的班大小 是否锁定128 物理地址24010、对文件的锁定进行装换:11、删除文件:的文件创建目录为空!12、注销登录退出系统:四、功能实现Mysys.h#i nclude #i nclude myuserfile.h class MSysterm封装了管理系统的方法/成员变量private:FILE *myfile;MUser myuser;/成员函数public:MSysterm()void outName();/打印登陆后的用户名int cheack();检查虚拟文件系统跟是否存在int myforma

9、t();/初始化虚拟磁盘int createuser(); / 创建用户int log in();/ 用户登录void mymai n();/主控制程序int logout();/ 用户注销;Myuserfile.h#in clude /封装了管理文件的方法/用户名/密码/目录地址/此用户的地址class MUser/成员变量 public:FILE *myfile; char n ame20; char psd20; long listaddress; long myaddress;private:long lastaddress;/成员函数/最后一个目录的地址public:int crea

10、teFile();增加文件int delFile(char filename20); 删除文件int revampFile(char filename20); 修改文件in t mydir();列出当前目录的所有文件(夹)int viewFile(char filename20); 查看文件int myConversion(char filename20); 转换是否锁定状态private:int isSame(char filename_f20,char filename_s20);Mymain.cpp#i nclude #in clude #in clude mysys.h #i nclu

11、de using n amespace std;int mai n() char nod1;int n_ select = 2 , i_1 =0; MSysterm mysys;/*文件不存在的程序入口*/if(mysys.cheack()=-1) 磁盘空间不存在cout虚拟磁盘文件不存在，是否生成？Y/N e ndl;cinno d1;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),n); /清空输入流if(n od1=Y| nod1=y)cout正在创建。endl;if(mysys.myformat()!=1)/ 创建磁盘空间co

12、ut创建磁盘空间失败！即将退出。e ndl;cinno d1;return 2;cout创建完成！是否创建用户？Y/N endl;cinno d1;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),in); /清空输入流if(no d1=Y| nod1=y)if(mysys.createuser()=1)/ 仓U建用户cout创建用户成功。e ndl;elsecout创建用户失败！即将退出。e ndl;return 3;elsecout匿名用户无法进入系统，正在退出。endl;return 4;elsecout程序已结束！按任意键退出。

13、endl; return 1;/*文件存在的程序入口*/for (;)cout*e ndl;cout请选择：e ndl;cout 1.登录endl2.注册endl3.退出endl;cout*e ndl;ci nn_ select;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),n); /清空输入流if (n_select = 1)-for (in t i_1= 0;i_1=3;i_1+) 登录if (mysys.logi n()=1) cout登陆成功！欢迎您 ;mysys.outName();break;else cout用户名不存

14、在或密码错误！e ndl;if (i_仁=4)-cout非法用户!endl输入任意键退出。endl;cinno d1;return 5;break;if (n_select = 2)-if(mysys.createuser()=1) 仓U建用户cout创建用户成功。e ndl;elsecout创建用户失败！e ndl;if (n_select = 3)-return 6; mysys.myma in(); return 0;Mysys.cpp#in elude mysys.h#in elude allstruct.h#in elude #i nclude #include 用于清除残留的输入流

15、 using n amespace std;int MSysterm:cheack()检查虚拟空间是否存在 myfile=fope n( test1.txt,r); if(myfile=NULL)return -1;/返回-1，代表文件不存在fclose(myfile);return 1;int MSysterm:myformat()int i =1;myfile=fope n(test1.txt,w); if(myfile=NULL)return -1; s_user ms_user;ms_user.isuse=0;s_list ms_list;ms_list.isuse=0;s_file

16、ms_file;ms_file.isuse=0;for (i =1 ; i=5 ; i+)用户区格式化if(fwrite(&ms_user,sizeof(ms_user),1,myfile)!=1) - -cout用户格式信息写入失败！endl;fclose(myfile);return -2;for (i = 1; i=50 ;i+)if(fwrite(&ms_list,sizeof(ms_list),1,myfile)!=1)目录区格式化 - -cout目录格式信息写入失败！endl;fclose(myfile);return -3;for (i=0;i=199;i+)if(fwrite(

17、&m s_file,sizeof(ms_file),1,myfile)!=1)/数据区格式化 - -cout数据格式信息写入失败！e ndl;fclose(myfile);return -4;fclose(myfile);return 1;int MSysterm:createuser() 创建用户s_user ms_user,ms_user2;int nowaddress = 0 ,issame=0 ,m=0 , i =1 ;/记录当前的扫描指针，密码比对标志位，循环使用的变量cout正在检查用户空间是否足够。endl;myfile=fope n( test1.txt,r);for (i=1

18、;i=5;i+,fseek(myfile,44,1), nowaddress+)检查用户空间是否足够if (fread(&m s_user2.isuse,4,1,myfile)=0) -cout读取用户空间失败，虚拟磁盘格式错误，可能已被损坏e ndl;fclose(myfile);return -1;if (ms_user2.isuse=0)-break;if (i=6)cout用户空间已满！创建用户失败endl;return -2;for (;)cout请输入新用户的用户名： ms_user. name;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_li

19、mits:max(),n); /清空输入流fseek(myfile,O,O);for (i=1;i=5;i+) 检查用户名if (fread(&ms_user2.isuse,4,1,myfile)=0 )/ 找到被使用的用户区，下一步读取名cout读取用户空间失败，虚拟磁盘格式错误，可能已被损坏e ndl;fclose(myfile);return -1;if (ms_user2.isuse=0)-fseek(myfile,44,1);elseif (fread(&ms_,20,1,myfile)=0) 读取用户区的名字 -e ndl;cout读取用户空间失败，虚拟磁盘格式

20、错误，可能已被损坏fclose(myfile);return -1;for (m =0 ;m=19;m+)if (ms_user. namem != ms_user2. namem)- -issame = 0;break;elseissame = 1;if (ms_user. namem = 0)-break;if (issame = 1)cout用户名重复！请重新输入：=6)for (;)/输入密码cout请输入密码，最多19位。endl;cinm s_user.psd;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),in); /清

21、空输入流 cout请再次输入密码：e ndl;cinm s_user2.psd;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),n); /清空输入流for (m =0 ;m=19;m+)if (ms_user.psdm != ms_user2.psdm)- - issame = 0;cout两次密码不匹配 ms_user.psd ms_user2.psd me ndl;break;elseissame = 1;if (ms_user.psdm = 0)-break;if (issame = 1)break;cout进入存储。endl;

22、ms_user.isuse =1;/空间使用置为使用(1);ms_user.address = 0;/默认不存在目录fclose(myfile);myfile=fope n( test1.txt,r+);fseek(myfile,48* no waddress,0);if(fwrite(&m s_user,sizeof(ms_user),1,myfile) = 0) - - cout写入用户信息失败！e ndl;elsebreak;fclose(myfile);return 1;int MSysterm:login()/ 用户登录s_user ms_user,ms_user2;int issa

23、me = 0, m = 0 , i =0 ;/比较标记，循环使用的变量cout请输入用户名：e ndl;cinm s_user. name;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),in); /清空输入流myfile=fope n( test1.txt,r); for (i = 1;i=5;i+)if (fread(&ms_user2.isuse,4,1,myfile)=0) 读取被使用的用户区 -cout读取用户空间失败，虚拟磁盘格式错误，可能已被损坏e ndl;fclose(myfile);return -1;if (ms_

24、user2.isuse=0)-fseek(myfile,44,1);con ti nue;elseif (fread(&ms_,20,1,myfile)=0) 读取名字 -cout读取用户空间失败，虚拟磁盘格式错误，可能已被损坏e ndl;fclose(myfile);return -1;for (m =0 ;m=19;m+)if (ms_user. namem != ms_user2. namem)- -issame = 0;break;else issame = 1;if (ms_user. namem = 0)-break;if (issame = 1)if (fre

25、ad(&ms_user2.psd,20,1,myfile)=0) 读取密码 -cout读取密码失败！磁盘错误。 e ndl; fclose(myfile);return -1;for (int k=0;k=2;k+)cout请输入密码：e ndl;cinm s_user.psd;cin.clear(); /清除流的错误标记清空输入流cin.ign ore( nu meric_limits:max(),n); / for (m =0 ;m=19;m+)if (ms_user.psdm != ms_user2.psdm)- -issame = 0;break;elseissame = 1;if (

26、ms_user.psdm = 0) -break;if (issame = 0)cout密码错误，请重新输入。e ndl;elseif (fread(&ms_user2.address,4,1,myfile)=0) 读取目录地址 - cout读取目录失败！磁盘错误。e ndl;fclose(myfile);return -1;for (m=0;m=19;m+) 对对象 myuser 赋值 myuser. namem = ms_user2 .n amem; myuser.psdm = ms_user2.psdm; - myuser.listaddress = ms_user2.address;

27、myuser.myaddress = (i-1)*48;fclose(myfile);return 1;/返回登录成功 fclose(myfile); return -2;/密码错误 fseek(myfile,24,1);fclose(myfile);return -1;void MSysterm:mymain() 主控制程序int m_point=9,myget=0;记录使用第几层控制台，接收函数返回值char m_name120,m _n ame220;for (;)if(m_poi nt= 0)-myget=logout();break;coute ndlvv*e ndl;coutvv当

28、前目录下的文件:e ndl;myget = myuser.mydir();*e ndl;cout*e ndl;cout请输入您的选择：e ndl;cout1.查看文件内容endl;cout2.新建文件endl;cout3.删除文件endl;cout4.修改文件endl;cout5.是否锁定状态转换endl;cout0.注销，退出程序endl;cout* m_po int;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),n); /清空输入流switch (m_po int) -case 1:if (myuser.listaddress

29、= 0)cout您还没有创建文件！e ndl;break;cout请输入要查看的文件的名字：(仅限当前目录)endl;cinm_n ame1;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),in); /清空输入流myget = myuser.viewFile(m _n amel);switch (myget)case 1: cout文件查看成功！e ndl;break;case -1: cout磁盘打开失败！e ndl;break;case -2:cout文件不存在！ e ndl; break;default: break; brea

30、k;/case 1文件打开case 2:myget = myuser.createFile();switch (myget)case 1:cout创建成功！e ndl;break;case -1:cout磁盘打开失败！e ndl;break;case -2:cout目录空间已满！endl;break;case -3:cout数据空间已满！e ndl;break;case -4:cout文件名已存在！e ndl;break;default:cout创建文件失败，原因未知！endl;break;break;/case 2新建文件case 3:if (myuser.listaddress = 0)c

31、out您还没有创建文件！e ndl;break;cout请输入要删除的文件的名字：(仅限当前目录)endl;cinm_n ame1;cin.clear(); II清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),n); II清空输入流myget = myuser.delFile(m_ namel);switch (myget)case 1:cout文件删除成功！e ndl;break;case -1:cout磁盘打开失败！e ndl;break;case -2:cout文件不存在！e ndl;break;case -4: cout文件锁定！不能删除！ e ndl;

32、 break;default: cout未知原因，删除失败！e ndl;break; break;/case 3删除文件case 4:if (myuser.listaddress = 0)cout您还没有创建文件！e ndl;break;cout请输入要修改的文件的名字：(仅限当前目录)endl;cinm_n ame1;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),n); /清空输入流myget = myuser.revampFile(m_ name1);switch (myget)case 1: cout文件修改成功！e ndl;

33、break;case -1:cout磁盘打开失败！e ndl;break;case -2: cout文件不存在！e ndl;break;case -4:/cout文件锁定！无法修改！ e ndl;break;case -5: cout输入内容过多！无法修改！ e ndl; break;default:/cout未知原因，修改失败！e ndl;break; break;/case 4修改文件case 5:if (myuser.listaddress = 0)cout您还没有创建文件！e ndl;break;cout请输入要转换是否锁定的文件的名字：(仅限当前目录)endl;cinm_n ame1

34、;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),n); /清空输入流myget = myuser.myC on vers ion(m_n ame1);switch (myget)case 0:cout文件已转换为锁定！ e ndl; break;case 1:cout文件已转换为 自由读写！e ndl;break;case -1:cout磁盘打开失败！e ndl;break;case -2:cout文件不存在！e ndl;break;default:cout未知原因，修改失败！e ndl;break;break;/case 5转换是

35、否锁定状态default:break;/switch int MSysterm:logout() 用户注销char word20 = 0;for (int i = 0 ; i=19 ; i+)myuser. namei = wordi; myuser.psdi = wordi; fclose(myfile);cout已注销！ endl;return 1;void MSysterm:outName()打印登陆后的用户名 coutmyuser. namee ndl;Myuserfile.cpp#in clude #i nclude #i nclude #include 用于清除残留的输入流#i n

36、clude myuserfile.h#in clude allstruct.husing n amespace std;int MUser:createFile() 增加文件s_list ms_list;s_file ms_file;long nowaddress =0 ,f_address10, num_char = 0 ;/目录循环记录变量，数据块地址变量 组，字符个数(文件大小)int f_ad_num = 0 , myerr = 0 ,i = 1; /写入的块数，是否在最终写入时失败(失败置1)char f_n ame20 = ,m=0,e=0,f_islock;long oldast

37、address = lastaddress ;上一个目录地址(用于出错回滚)myfile=fope n( test1.txt,r+);if (myfile = NULL)cout读取磁盘失败！e ndl;fclose(myfile);return -1;fseek(myfile,48*5,0);文件指针跳到目录区for (i=1;i=50;i+,fseek(myfile,40,1), no waddress+) 检查目录空间是否足够if (fread(&ms_list.isuse,4,1,myfile)=0) 读取是否使用 -cout读取目录空间失败，虚拟磁盘格式错误，可能已被损坏e ndl;

38、fclose(myfile);return -1;if (ms_list.isuse=0)如果读取到未使用则跳出检测-break;if (i=51)cout目录空间已满！创建文件失败endl;fclose(myfile);return -2;fseek(myfile,48*5+44*50,0); 文件指针跳到数据区for (i=1;i=200;i+,fseek(myfile,260,1)检查数据空间是否足够(初步检查)if (fread(&m s_file.isuse,4,1,myfile)=0) 读取是否使用 -cout读取数据空间失败，虚拟磁盘格式错误，可能已被损坏e ndl;fclose

39、(myfile);return -1;if (ms_file.isuse=O)如果有空白的数据块则跳出-break;if (i=201)cout数据空间已满！创建文件失败e ndl;fclose(myfile);return -2;cout请输入文件名(字母和数字，最多19个字符)：endl;cinf_n ame;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),n); /清空输入流fseek(myfile,48*5,0);文件指针跳到目录区for (i=1;i=50;i+)检查文件名是否被使用if (fread(&ms_list,si

40、zeof(ms_list),1,myfile)=0)读取目录 - -cout读取目录空间失败，虚拟磁盘格式错误，可能已被损坏e ndl;fclose(myfile);return -1;if (ms_list.isuse = 1)/如果读取到未使用则跳出检测-if( isSame(f_ name,msist .n ame) = 1) - -fclose(myfile);return -4;for (;)cout文件由多少个字符m组成？(必须小于2550个字符)endl;cinnu m_char;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:ma

41、x(),n); /清空输入流if (num _char = 2550)-break; cout文件长度必须小于 2550个字符。endl;ms_list.poi ntsize = nu m_char;cout文件是否锁定？ y锁定/ n(或其他)自由读写 f_islock;cin.clear(); /清除流的错误标记cin.ignore(numeric_limits:max(),in); /清空输入流if( f_islock = y | f_islock = Y)- -msist.isfile = 0;-elsems_list.isfile =1;-fseek(myfile,48*5+44*5

42、0,0); 文件指针跳到数据区for ( i=0 ; i=199 & f_ad_ num =( num_char/255); i+ , fseek(myfile,260,1) )/检查数据空间是否足够-if (fread(&m s_file.isuse,4,1,myfile)=0) -cout读取数据空间失败，虚拟磁盘格式错误，可能已被损坏e ndl;fclose(myfile);return -1;if (ms_file.isuse=0)/ 如果有空白区块-f_addressf_ad_ num = i*264+48*5+44*50;记录下当前空白区块的绝对物理地址-f_ad_num+;先用后

43、加if (f_ad_num = (num_char/255) 空白的地址不足- -cout没有足够的磁盘空间，创建失败！e ndl;fclose(myfile);return -3;ms_file.isuse = 1;int k = 0;/for循环变量for (i=0 ; if_ad_ num ; i+) -if ( i 255)/数据太多，一个区块放不了if ( fwrite(&m s_file.isuse,4,1,myfile) = 0)/写入已被使用 -cout数据模块写入isuse失败e ndl;myerr = 1;for ( k =1 ; k =255 ; k+)/ 写入数据if

44、( fwrite(&m,1,1,myfile) =0)cout数据模块写入内容失败endl;myerr = 1;if ( fwrite( &e,1,1,myfile) = 0)/ 写入结束符cout数据模块写入结束符失败endl;myerr = 1;if ( fwrite(&m s_file. next,4,1,myfile) = 0)/写入下个数据块地址 -cout数据模块写入 next失败endl;myerr = 1;nu m_char-=255; -else/数据小于一个区块的大小if ( fwrite(&m s_file.isuse,4,1,myfile) = 0)/区块置为已使用 -

45、cout数据模块写入isuse失败e ndl;myerr = 1;for ( k =1 ; k =nu m_char ; k+) -if ( fwrite(&m,1,1,myfile) =0)cout数据模块写入内容失败endl;myerr = 1;for (k =1 ; k= (256-n um_char);k+) 写入数据 -if ( fwrite( &e,1,1,myfile) = 0)cout数据模块写入结束符失败endl;myerr = 1;if ( fwrite(&m s_file. next,4,1,myfile) = 0)/写入下个文件链接地址，就是写入0 cout数据模块写入 next失败endl; myerr = 1;/判断是否最后一个数据块结束 /数据块写入结束开始写入目录区ms_list.isuse = 1;for ( i =0 ; i=19 ; i+)ms_list .n amei