操作系统课程设计报告简单文件系统实现.doc

【操作系统课程设计报告——简单文件系统实现】 操作系统课程设计的核心任务是实现一个简单的基于多级目录的单用户单任务系统中的文件系统。该文件系统在内存中开辟虚拟磁盘空间，模拟磁盘存储，允许用户进行文件的创建、读取、写入、删除等基本操作。在退出时，整个虚拟文件系统会被保存为一个Windows文件，以便于下次恢复使用。 文件系统的设计要点包括： 1. **文件存储空间分配**：可以选择显式分配或其他方法。显式分配通常涉及文件分配表（FAT），记录文件占用的磁盘块位置。 2. **空闲磁盘空间管理**：可以通过位示图来管理，这是一种标记每个磁盘块是否已使用的高效方式。如果结合显式分配，位示图可以合并到FAT中。 3. **文件目录结构**：采用多级目录结构，简化文件查找。每个目录项包含文件名、物理地址（文件在虚拟磁盘上的位置）和长度信息。不使用索引节点，但支持文件访问权限保护。 4. **命令接口**：提供一系列命令供用户操作，如`my_format`用于格式化虚拟磁盘，`my_mkdir`创建子目录，`my_rmdir`删除子目录，`my_ls`显示目录内容，`my_cd`改变当前目录，`my_create`创建文件，`my_open`打开文件，`my_close`关闭文件，`my_write`写文件，`my_read`读文件，`my_rm`删除文件，以及`my_exitsys`退出文件系统。 **设计思路**： - **主函数main()**：初始化全局变量，调用`startsys()`进入文件系统。列出所有命令，等待用户输入并解析执行。`main()`循环处理用户命令，直到用户执行`my_exitsys`退出。 - **进入文件系统函数startsys()**：申请虚拟磁盘空间。如果`myfsys`文件存在，读取并检查其是否为有效的文件系统（通过魔数验证）。若文件不存在或无效，格式化虚拟磁盘，创建`myfsys`文件。初始化用户打开文件表，设置根目录文件，并将当前目录设为根目录。 - **磁盘格式化函数my_format()**：对虚拟磁盘空间进行格式化，构建根目录和文件存储空间的布局，设置必要的数据结构如FAT和位示图。 在实现过程中，还需要考虑错误处理、资源管理（如内存分配和释放）、并发控制（尽管是单用户系统，但在多线程环境下可能需要考虑），以及文件系统的性能优化。文件系统的效率和可靠性是设计的关键，确保数据的一致性和正确性至关重要。 此外，文件系统的安全性也是一个重要方面，比如访问控制机制应防止未经授权的访问。同时，为了便于用户使用，命令行界面应友好且易于理解。 整个设计过程涉及到操作系统原理的多个方面，包括文件系统设计、内存管理、I/O操作和进程通信等，是学习和实践操作系统核心概念的绝佳平台。通过这样的课程设计，学生能够深入理解操作系统如何管理硬件资源，以及如何为用户提供服务。