操作系统课程设计报告
姓 名： xxx ______ 学号： xxxxxxxxxxxx __ 专 业 年 级： 软件2班 指 导 教 师： __xx_
2016年 3月1日
1 概述
目的：本实验的目的是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.
意义: 本系统是基于linux平台运行在终端上的虚拟二级文件管理系统.模拟真正的文件管理系统，并采用用户登录机制对文件和文件夹进行创建，修改，删除的操作。对于文件夹而言，可以进行创建删除的操作；对于文件而言，可以创建，修改，删除.删除文件夹时，同时删除相应文件夹下的文件。采用用户登录使得用户管理文件更方便， 并形成了二级的文件管理模式。
主要任务:为DOS系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点： ①可以实现下列命令： login 用户登录 dir 列文件目录 create 创建文件 delete 删除文件 open 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 2 系统设计 （1)设计思路
程序中要求每个用户在登陆后才可对其拥有的文件进行操作，用户对于其他用户的文件无操作权.文件操作包括浏览、创建、删除、打开、关闭、阅读、写入、修改模式。其他操作包括新建用户、帮助、用户登入、用户登出、退出系统.
在程序文件夹下有个名为“file”的系统根目录，此目录下包括:一个名为“mfd”的文件，记录所有注册过的帐号及密码；用户文件，以用户名作为
文件名,内容为其拥有的文件名及属性；一个名为“keiji\"的文件夹。“keiji”文件夹中包括：“file。p”指针文件,记录所有已用的物理地址；一些以物理地址为名的文件，内容为文件内容. （2) 数据结构
file结构体系统文件.数据结构：
fpaddrint，文件的物理地址、flengthint，文件长度、fmodeint,文件模式 0.只读；1。可写；2。可读写;3。保护、 fname[］char，文件名； filemode结构体文件状态数据结构:
isopenint，文件当前状态，0。关闭;1.打开、modeint，文件模式 0。只读；1。可写；2.可读写. （3）初始化
user结构体用户信息数据结构：
uname［］char，用户名、upassword［]char，用户密码； userfile结构体用户文件数据结构：
uname[］char，用户名、ufile［]file，用户拥有的文件数组 3 系统实现
#include #define MaxDisk 512＊1024 // 模拟最大磁盘空间 512k #define commandAmount 12 // 对文件操作指令数 char disk［MaxDisk］； // 模拟512k磁盘空间 typedef struct distTable //磁盘块结构体 { int maxlength; int start； int useFlag; distTable *next； ｝ diskNode； diskNode ＊diskHead； struct fileTable //文件块结构体 ｛ char fileName［10］； int strat; //文件在磁盘存储空间的起始地址 int length； //文件内容长度 int maxlength; //文件的最大长度 char fileKind［3]; //文件的属性--读写方式 struct tm ＊timeinfo; bool openFlag； //判断是否有进程打开了文件 //fileTable *next; ｝; //两级目录结构体 typedef struct user_file_directory //用户文件目录文件UFD ｛ //char fileName［10］； fileTable *file; user_file_directory *next; ｝UFD; //UFD *headFile； typedef struct master_file_directory //主文件目录 MFD { char userName［10］; char password[10]； UFD *user； ｝MFD; MFD userTable[MaxUser]; int used=0； //定义MFD目录中用已有的用户数 //文件管理 void fileCreate(char fileName[]，int length,char fileKind［］); //创建文件 void fileWrite(char fileName［］）; // 写文件 void fileCat（char fileName［]); //读文件 void fileRen(char fileName［］，char rename［]）; // 重命名文件 void fileFine(char fileName[］)； //查询文件 void fileDir(char UserName[])； // 显示某一用户的所有文件 void fileClose(char fileName[］）; // 关闭以打开的文件 void fileDel（char fileName［］）； //删除文件 void chmod（char fileName[]，char kind[］)； //修改文件的读写方式 int requestDist（int &startPostion,int maxLength）; //磁盘分配查询 void initDisk()； // 初始化磁盘 void freeDisk（int startPostion)； //磁盘空间释放 void diskShow（); //显示磁盘使用情况 //用户管理 void userCreate(）； int login（)； int userID=-1； //用户登录的ID号，值为—1时表示没有用户登录 int main（) ｛ char order［commandAmount］［10]； strcpy（order［0],”create”）; strcpy（order［1],”rm”); strcpy(order[2],”cat”）； strcpy（order［3]，\"write”); strcpy(order［4］，”fine\"); strcpy（order［5］，\"chmod\"）； strcpy（order［6],”ren”）； strcpy(order［7］,”dir\"）； strcpy（order[8］,\"close”）; strcpy(order［9],”return”）; strcpy(order[10]，”exit”）; strcpy（order[11]，”df”); char command[50],command_str1［10]，command_str2[10]，command_str3［5］,command_str4[3］； int i，k,j; int length; initDisk(）; //初始化磁盘 for（i=0;i while（1) ｛ printf(\"＊＊＊*＊＊＊＊＊*＊＊******＊**＊＊＊＊***＊＊*＊*＊＊＊********\\n”）; printf（” 1、Creat user\\n”)； printf（” 2、login\\n”）; printf（”＊＊***＊*＊**＊＊＊＊＊＊＊＊*＊*****＊***＊*＊*＊ ＊ ＊ ＊ * ＊ *** ＊ ＊ \\n\" ） ; printf （\"Please chooce the function key:>\")； int choice; scanf(”％d\"，&choice); if(choice==1） userCreate(); else if(choice==2） userID=login()； else printf（”您的输入错误！请重新选择\\n”); while（userID！=—1） { fflush(stdin）； printf(”*＊*＊＊**＊＊＊****＊**＊***＊*＊*＊*＊＊＊*＊＊*＊\\n\"）； printf(” create—创建 格式：create a1 1000 rw，将创建名为a1,长度为1000字节可读可写的文件\\n\"); printf(\" rm-删除 格式：rm a1,将删除名为a1的文件\\n”)； printf(\" cat-查看文件内容 格式：cat a1，显示a1的内容\\n”）； printf(\" write-写入 格式：write a1\\n”); printf（\" fine-查询 格式：fine a1 ,将显示文件 a1的属性\\n”）； printf(\" chmod—修改 格式：chmod a1 r，将文件al的权限改为只读方式\\n”）； printf（” ren—重命名 格式:ren a1 b1 ,将a1改名为b1\\n”）； printf(\" dir—显示文件 格式:dir aaa,将显示aaa用户的所有文件\\n\"); printf(\" df—显示磁盘空间使用情况 格式：df\\n\"）; printf（\" close—关闭文件 格式：close a1,将关闭文件a1\\n\"); printf(” return-退出用户，返回登录界面\\n”）； printf（” exit—退出程序\\n\"）; printf（\"＊***＊*＊＊＊***＊＊*＊＊*＊**＊＊******＊**＊*＊\\n”）； printf(”please imput your command:〉\"); gets(command)； int select; for(i=0;command［i］！=' '&＆command［i］!=’\\0'；i++) //command_str1字符串存储命令的操作类型 command_str1[i]=command［i]; k=i； command_str1［k]=’\\0’; for(i=0;i〈commandAmount；i++) ｛ if（!strcmp(command_str1,order［i］)) { select=i; break； } ｝ if（i==commandAmount） ｛ printf(”您输入的命令有误，请重新输入\\n\")； continue； ｝ for（i=k+1,k=0;command［i］!=' '&&command［i］!=’\\0'；i++，k++） //commmand_str2字符串存储文件名或用户名command_str2[k］=command［i]; command_str2[k］='\\0’; k=i； switch（select） { case 0:for(i=k+1，k=0；command[i］！=’ ';i++,k++） command_str3[k]=command[i]； command_str3[k］=’\\0’; k=i; j=1; length=0； //初始化文件长度 for(i=strlen（command_str3)—1;i>=0;i-—） //把字符串转换为十进制 { length+=(command_str3[i]—48）*j； j＊=10； } for(i=k+1,k=0；command［i]！=' ’＆&command［i］！=’\\0';i++,k++) command_str4[k]=command[i]； command_str4[k]=’\\0’； fileCreate(command_str2，length,command_str4）；break; case 1:fileDel(command_str2）；break； case 2:fileCat(command_str2）；break; case 3:fileWrite(command_str2)；break； case 4：fileFine（command_str2)；break； case 5：for(i=k+1,k=0；command［i］！=' '＆＆command[i]!='\\0’；i++,k++） command_str3[k]=command［i］； command_str3[k]='\\0'; chmod（command_str2,command_str3);break; case 6：for(i=k+1，k=0；command[i]！='\\0’;i++，k++） command_str3[k］=command[i］； command_str3［k］='\\0’； fileRen(command_str2，command_str3）；break; case 7：fileDir(command_str2)；break; case 8:fileClose（command_str2)；break; case 9:UFD ＊p； for(p=userTable[userID］。user—>next；p!=NULL；p=p-〉next) //退出用户之前关闭所有打的文件 if（p->file->openFlag) p—>file—>openFlag=false; system(\"cls”）； userID=-1；break； case 10：exit(0)；break; case 11:diskShow(）；break； } } ｝ return 0； } void userCreate() { char c； char userName［10］; int i; if(used for(i=0；c=getch（）；i++） { if(c==13) break； else userName［i]=c; printf（\"%c\； } userName[i]='\\0'; for(i=0;i〈used;i++) { if（！strcmp（userTable[i].userName,userName)) ｛ printf（\"\\n”）； printf(”该用户名已存在，创建用户失败\\n”）; system(\"pause”)； return； ｝ ｝ strcpy(userTable[used].userName,userName)； printf(\"\\n”）； printf（\"请输入密码:”)； for（i=0;c=getch（)；i++) ｛ if(c==13) break; else userTable[used］。password[i]=c; printf（”*”）； ｝ userTable[userID］。password[i］=’\\0’; printf(\"\\n”); printf(\"创建用户成功\\n\"）； used++; system（\"pause\")； } else { printf(”创建用户失败，用户已达到上限\\n\"); system(”pause”）； } fflush(stdin）; } int login(） ｛ char name[10］,psw［10］; char c； int i，times; printf(”请输入用户名:\"); for（i=0;c=getch（）；i++) ｛ if(c==13) break； else name[i］=c； printf(”％c”，c)； ｝ name[i]='\\0'; for（i=0;i〈used；i++） { if（!strcmp（userTable[i]。userName,name）) break； } if（i==used) { printf(”\\n您输入的用户名不存在\\n”）； system（”pause\"); return -1； ｝ for（times=0;times<3；times++) ｛ memset（psw，’\\0’，sizeof(psw））； printf（\"\\n请输入密码:\"); for(i=0;c=getch();i++） ｛ if（c==13) break； else psw[i]=c； printf（”*”); ｝ printf(\"\\n\")； for(i=0；i〈used；i++） { if(！strcmp（psw,userTable［i].password）） ｛ printf（\"用户登录成功\\n”）; system（”pause”）; break; ｝ ｝ if（i==used) { printf(\"您输入的密码错误，您还有％d次输入机会\\n\"，2-times); if（times==2） exit(0); ｝ else break； } fflush（stdin）; return i; } void initDisk(） { diskHead=（diskNode ＊）malloc（sizeof(diskNode)); diskHead->maxlength=MaxDisk; diskHead—>useFlag=0； diskHead-〉start=0； diskHead—>next=NULL; } int requestDist（int ＆startPostion，int maxLength） ｛ int flag=0; //标记是否分配成功 diskNode *p,＊q，*temp； p=diskHead; while(p） { if(p-〉useFlag==0&＆p—〉maxlength〉maxLength） ｛ startPostion=p—〉start； q=（diskNode ＊)malloc(sizeof(diskNode)）； q—〉start=p-〉start； q—〉maxlength=maxLength; q—>useFlag=1; q—〉next=NULL； diskHead—>start=p-〉start+maxLength； diskHead—>maxlength=p->maxlength—maxLength; flag=1； temp=p; if(diskHead—〉next==NULL) diskHead—〉next=q; else { while(temp->next） temp=temp->next； temp—〉next=q； } break; ｝ p=p->next； ｝ return flag; } void fileCreate(char fileName[］，int length,char fileKind［］） //int i,j; time_t rawtime; int startPos； UFD ＊fileNode,＊p; ｛ for（p=userTable[userID].user—〉next;p！=NULL;p=p—〉next） { if（！strcmp(p—〉file-〉fileName，fileName)) { printf(\"文件重名，创建文件失败\\n”)； system（\"pause\"）; return； } ｝ if（requestDist（startPos,length)） ｛ fileNode=（UFD ＊）malloc（sizeof(UFD）); fileNode-〉file=(fileTable *）malloc（sizeof（fileTable)）； //这一步必不可少，因为fileNode里面的指针也需要申请地址，否则fileNode->file指向会出错 strcpy（fileNode->file—>fileName,fileName)； strcpy（fileNode->file->fileKind,fileKind）； fileNode-〉file—>maxlength=length； fileNode-〉file->strat=startPos; fileNode->file-〉openFlag=false； time（＆rawtime）； fileNode->file-〉timeinfo=localtime(＆rawtime）； fileNode-〉next=NULL； if（userTable[userID].user->next==NULL) userTable［userID]。user—〉next=fileNode； else ｛ p=userTable［userID］.user—>next; while（p—〉next） p=p—>next; p—>next=fileNode; } printf(\"创建文件成功\\n”); system（”pause\"）; ｝ else ｛ printf(\"磁盘空间已满或所创建文件超出磁盘空闲容量，磁盘空间分配失败\\n\")； system(\"pause”)； } } void freeDisk（int startPostion) ｛ diskNode ＊p; for（p=diskHead;p!=NULL;p=p—>next） ｛ if(p—〉start==startPostion） break； } p—〉useFlag=false； } void fileDel（char fileName[]) { UFD *p，＊q，*temp； q=userTable[userID］。user; p=q->next； while(p) ｛ if（!strcmp(p->file-〉fileName,fileName)） break； else ｛ p=p->next; q=q->next； } ｝ if（p) { if(p-〉file—〉openFlag！=true) //先判断是否有进程打开该文件 ｛ temp=p; q—〉next=p—>next； freeDisk（temp-〉file—〉strat); //磁盘空间回收 free(temp); printf（”文件删除成功\\n”)； system(\"pause”)； ｝ else { printf（\"该文件已被进程打开，删除失败\\n\"); system（\"pause\")； ｝ } else { printf（\"没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\\n”）； system（\"pause\"); ｝ ｝ void fileCat（char fileName［］） { int startPos,length； int k=0; UFD *p,*q； q=userTable[userID］。user； for（p=q-〉next；p!=NULL;p=p—>next) { if（！strcmp（p—〉file—>fileName，fileName)) break; } if（p） { startPos=p-〉file—〉strat； length=p—〉file-〉length； p->file->openFlag=true； //文件打开标记 printf（”**＊**＊**＊*****＊＊＊***＊＊**＊**＊＊***＊*＊＊**＊＊*＊＊＊*＊＊*＊＊＊＊＊\\n\"）; for（int i=startPos；k〈length;i++,k++) ｛ if（i％50==0） printf(\"\\n”）; //一行大于50个字符换行 printf(”％c\"，disk[i］); ｝ printf(\"\\n\\n＊*＊**＊＊*＊＊**＊＊***＊＊****＊＊**＊＊＊＊**＊*＊＊*＊＊*＊**＊*＊**＊＊＊＊\\n”）； printf（\"％s已被read进程打开，请用close命令将其关闭\\n”，p-〉file->fileName); system（\"pause\")； ｝ else { printf(\"没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\\n”)； system（\"pause”）； } } void fileWrite(char fileName［]) { UFD *p，＊q； q=userTable［userID］.user； int i,k,startPos； for（p=q—〉next；p!=NULL；p=p->next） ｛ if(！strcmp（p-〉file—〉fileName，fileName)） break; ｝ if(p） { if（!strcmp(p->file—>fileKind,\"r”）) //判断文件类型 ｛ printf(\"该文件是只读文件,写入失败\\n”); system(\"pause”); return； ｝ char str［500］； printf(\"please input content:\\n\")； gets（str); startPos=p-〉file—〉strat; p->file—〉openFlag=true； //文件打开标记 p->file—〉length=strlen（str）； if(p->file->length〉p—〉file-〉maxlength） ｛ printf(”写入字符串长度大于该文件的总长度，写入失败\\n”); system（\"pause”）； return; ｝ for(i=startPos,k=0；k<(int）strlen（str);i++，k++) disk[i］=str［k]； printf（”文件写入成功,请用close命令将该文件关闭\\n”）; system(”pause”）； ｝ else ｛ printf（\"没有找到该文件，请检查输入的文件名是否正确\\n”）； system（”pause\"); ｝ } void fileFine(char fileName[］) ｛ UFD ＊p，*q; q=userTable[userID］。user; for（p=q-〉next;p!=NULL;p=p—〉next） ｛ if(!strcmp（p-〉file-〉fileName,fileName）） break； ｝ if(p) ｛ printf(\"＊****＊**＊****＊*＊*＊*＊＊*＊**＊*＊＊＊*＊＊＊ *＊*＊**＊＊**\\n”）； printf（\"文件名:％s\\n\"，p->file—>fileName）; printf（”文件长度:％d\\n\—〉file—〉maxlength); printf（”文件在存储空间的起始地址：%d\\n\"，p—〉file->strat）； printf（\"文件类型：％s\\n”,p-〉file—>fileKind）； printf（”创建时间：％s\\n”，asctime(p->file-〉timeinfo))； printf（\"*＊***＊*＊＊＊**＊＊＊＊*＊****＊＊**＊＊＊*＊*＊＊*＊**＊*＊**＊\\n\")； system(”pause”）； ｝ else { printf（\"没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\\n\"）; system(”pause\")； } ｝ void chmod（char fileName［],char kind［]) ｛ UFD ＊p,*q； q=userTable[userID］。user; for（p=q-〉next；p！=NULL;p=p—〉next) { if（!strcmp(p—〉file->fileName,fileName)） break; } if（p） { strcpy(p—〉file—>fileKind,kind）; printf（\"修改文件类型成功\\n\"）； system(\"pause”)； ｝ else { printf(”没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\\n\"）; system（\"pause\"）； ｝ } void fileRen(char fileName［］,char name[］） { UFD ＊p，＊q; q=userTable[userID]。user； for(p=q—>next;p!=NULL;p=p—>next） { if(！strcmp(p->file-〉fileName,fileName)) break; } if(p) ｛ while(q->next） { if(!strcmp(q->next->file—>fileName，name)） ｛ printf(”您输入的文件名已存在,重命名失败\\n\")； system(\"pause”); return； ｝ q=q->next； ｝ strcpy(p->file—>fileName，name）; printf(\"重命名成功\\n\"); system(\"pause\"）; ｝ else { printf(”没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\\n”）; system(”pause\"); } } void fileDir（char userName[］) { UFD *p； int i，k; for(i=0；i〈MaxUser;i++) ｛ if(!strcmp（userTable[i]。userName,userName）） { k=i;break； } } if（i==MaxUser) { printf(\"没有找到该用户，请检查输入用户名是否正确\\n\")； system（”pause”）； return; ｝ else ｛ p=userTable[k］.user->next； printf（\"*＊**＊**＊＊***＊*＊**＊＊*＊*＊*＊＊*＊＊＊＊*＊＊**＊＊*＊**＊*＊＊＊＊＊＊*＊＊*＊＊＊＊＊＊＊***＊＊＊*＊*＊＊＊***＊＊＊＊\\n\"）; printf(”文件名 文件长度 文件在磁盘的起始地址 文件类型 创建时间\\n\"）； for（；p！=NULL；p=p->next） printf(\"％s ％d %d ％s ％s”，p->file—>fileName, p->file—>maxlength，p—〉file—>strat,p—〉file—〉fileKind，asctime （p—>file->timeinfo）)； printf（”＊**＊******＊**＊*＊**＊＊＊*＊****＊*＊＊***＊**＊＊**＊****＊**＊*＊**＊＊＊*＊＊*＊＊＊*＊*＊＊＊****＊＊＊*＊*\\n”); system（\"pause\"); ｝ } void diskShow(） { diskNode *p； int i=0，unusedDisk=0; printf（\"*＊＊*****＊＊*＊*＊＊＊*＊＊＊＊**＊*＊**＊＊＊*****＊＊****＊*＊＊*＊*＊*＊**＊***＊*＊＊＊******＊*＊*＊＊\\n\"); printf(\" 盘块号 起始地址 容量（bit) 是否已被使用\\n”)； for（p=diskHead;p!=NULL；p=p—〉next,i++) { if（p—〉useFlag==false） unusedDisk+=p-〉maxlength; printf（” %d %d ％d ％d \\n\"，i，p—>start，p—〉maxlength,p—〉useFlag); ｝ printf(\"＊*＊*＊＊＊*＊*＊＊***＊＊*＊*******＊＊**＊*＊＊*＊＊*****＊＊*＊*＊**＊**＊***＊*＊*＊＊＊＊＊*＊*＊**＊**\\n”); printf（”磁盘空间总容:512*1024bit 已使用：％dbit 末使用：%dbit\\n\\n\—unusedDisk， unusedDisk）; system（”pause\"); } void fileClose(char fileName［］） { UFD *p,＊q; q=userTable[userID]。user; for（p=q-〉next;p!=NULL;p=p—〉next） { if（！strcmp(p-〉file—〉fileName,fileName）) break; } if(p） { p—>file—〉openFlag=false; printf(\"％s文件已关闭\\n”，p—>file-〉fileName)； system(\"pause\"); } else { printf(”没有找到该文件,请检查输入的文件名是否正确\\n”)； system（\"pause\"）； ｝ ｝ 4 系统测试 系统功能测试、性能测试结果、结论 5 结论 1.链表初始化问题，采用单链表结构； 2。部分函数返回值弹出局部变量警告问题，解决办法是定义全局变量。 3。链表遍历不完整,新插入数据处理异常，解决办法是插入数据保存在文件前面，类似堆栈的设计. 4.局部变量过大导致堆栈溢出错误，使程序崩溃，解决办法是使用malloc()和free（)函数动态分配和释放内存。 5。程序中初始化部分调用不完整，解决办法是改变就初始化一遍. 本次课程设计，使得没有接触过C语言的我得到了充分的锻炼.虽然接触过C++，但是使用起来才发现二者还是有很大区别的。在本次实践过程中,我也遇到了各种各样的问题，比如堆栈溢出等,通过上网查询以及翻阅相关书籍使得这些问题得以解决。虽然在课程设计前期对设计方案有初步的设计，但是在实践是才发现会出现很多不合理的地方，由此我真正认识到软件设计是非常重要的,最为软件开发人员，需要掌握的不仅仅是语言的实现，更要对前期的软件分析与设计多加掌握和了解。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容