操作系统 文件系统 OS 报告 （含代码）

操作系统中的文件系统是管理和组织计算机硬盘上的数据的关键组成部分。文件系统负责存储、检索、更新和删除文件，同时管理磁盘空间的分配。本报告将详细阐述一个简单的文件系统实现，这是杭电版操作系统课程设计的一部分。 课程设计的目标是让学生深入理解文件系统内部的工作原理，包括数据结构、功能和实现过程。设计要求在内存中创建一个虚拟磁盘空间，并在此基础上实现一个多级目录的单用户单任务文件系统。当退出文件系统时，这个虚拟文件系统应当能保存到磁盘上，以便下次加载。文件存储空间的分配可以采用显式链接分配，空闲空间管理可以使用位示图方法。位示图和显式链接分配的结合允许在FAT（文件分配表）中合并位示图。 文件目录结构采用多级目录结构，每个目录项包含文件名、物理地址和长度信息，支持读写保护。报告中提到了一系列基本的文件操作命令，如格式化、创建目录、删除目录、显示目录内容、改变当前目录、创建和打开文件、关闭文件、读写文件以及删除文件。 `fopen()`函数是C语言标准库中的文件操作函数，用于打开或创建文件。它接受文件名和打开模式作为参数，返回一个指向FILE类型的指针，该指针用于后续的读写操作。打开模式有多种，如"r"（只读）、"w"（写入，会覆盖原有内容）、"a"（追加，不会覆盖原有内容）等，还可以加上"+"符号以支持读写操作，并添加"b"字符表示二进制文件。 `fclose()`函数用于关闭由`fopen()`打开的文件，它确保缓冲区中的数据被写入文件并释放系统资源。如果关闭失败，它会返回EOF并设置errno。 `fread()`函数用于从文件中读取二进制数据到内存缓冲区，而`fwrite()`函数则将内存中的数据写入二进制文件。这两个函数都接收一个文件指针作为参数，以及要读写的数据块大小和数量。 这个课程设计的实现还涉及到其他细节，如文件存储空间的分配策略、目录结构的维护、文件权限的管理等。通过这样的实践，学生能够更全面地理解操作系统如何处理文件系统层面的复杂性，这对于成为一名专业的IT从业者至关重要。