用C语言实现一个简单的文件系统,能实现目录及文件的操作,包括创建、分配、删除、回收等功能,并采用位示图管理空闲盘块。

时间: 2024-05-03 12:18:08 浏览: 225
实现一个简单的文件系统需要考虑以下几个方面: 1. 文件系统的结构:文件系统需要有目录、文件、空闲盘块等结构。其中目录需要记录文件名和文件所在的盘块号,文件需要记录文件名、文件大小和文件数据所在的盘块号,空闲盘块需要记录哪些盘块可用。 2. 文件系统的操作:文件系统需要实现创建、打开、读、写、关闭、删除等操作。其中创建操作需要创建目录或文件,并更新目录结构;打开操作需要查找文件或目录,并返回文件或目录的结构;读操作需要读取文件数据;写操作需要写入文件数据;关闭操作需要释放文件或目录的结构;删除操作需要删除文件或目录,并更新目录结构和空闲盘块结构。 3. 空闲盘块的管理:空闲盘块需要记录哪些盘块可用。可以采用位示图的方式管理空闲盘块,即用一个二进制位表示一个盘块的使用情况,0表示空闲,1表示已使用。 下面是一个简单的文件系统的实现,包括目录和文件的操作,采用位示图管理空闲盘块。文件系统的盘块大小为512字节,盘块号从0开始。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BLOCK_SIZE 512 // 盘块大小 #define BLOCK_COUNT 1024 // 盘块数量 #define INODE_COUNT 128 // i-node数量 #define MAX_FILENAME 64 // 文件名最大长度 #define MAX_FILE_SIZE 65536 // 文件最大大小 typedef struct { char name[MAX_FILENAME]; // 目录名或文件名 int type; // 0表示目录,1表示文件 int size; // 文件大小 int block; // 文件数据所在的盘块号或目录所在的盘块号 } inode; typedef struct { char bitmap[BLOCK_COUNT/8]; // 盘块位示图,每个位表示一个盘块的使用情况 inode inodes[INODE_COUNT]; // i-node数组 } fs; fs myfs; // 文件系统 int current_dir = 0; // 当前目录的i-node号 // 初始化文件系统 void init_fs() { memset(myfs.bitmap, 0, sizeof(myfs.bitmap)); myfs.inodes[0].type = 0; myfs.inodes[0].size = 0; myfs.inodes[0].block = 1; } // 分配一个空闲盘块 int alloc_block() { int i; for (i = 1; i < BLOCK_COUNT; i++) { if ((myfs.bitmap[i/8] & (1 << (i%8))) == 0) { myfs.bitmap[i/8] |= (1 << (i%8)); return i; } } return -1; } // 释放一个盘块 void free_block(int block) { myfs.bitmap[block/8] &= ~(1 << (block%8)); } // 获取当前目录的i-node inode* current_inode() { return &myfs.inodes[current_dir]; } // 根据文件名查找i-node inode* find_inode(char* name) { inode* cur = current_inode(); if (strcmp(name, ".") == 0) { return cur; } else if (strcmp(name, "..") == 0) { return &myfs.inodes[cur->block]; } else { int i; for (i = 0; i < cur->size; i++) { inode* ino = &myfs.inodes[cur->block+i]; if (ino->type != 0 && strcmp(ino->name, name) == 0) { return ino; } } return NULL; } } // 创建目录 void create_dir(char* name) { inode* cur = current_inode(); if (cur->size >= BLOCK_SIZE/sizeof(inode)) { printf("no space for directory\n"); return; } inode* ino = &myfs.inodes[alloc_block()]; strcpy(ino->name, name); ino->type = 0; ino->size = 0; ino->block = alloc_block(); cur->size++; memcpy(&myfs.inodes[cur->block+cur->size-1], ino, sizeof(inode)); } // 创建文件 void create_file(char* name) { inode* cur = current_inode(); if (cur->size >= BLOCK_SIZE/sizeof(inode)) { printf("no space for file\n"); return; } inode* ino = &myfs.inodes[alloc_block()]; strcpy(ino->name, name); ino->type = 1; ino->size = 0; ino->block = alloc_block(); cur->size++; memcpy(&myfs.inodes[cur->block+cur->size-1], ino, sizeof(inode)); } // 删除目录或文件 void delete_inode(inode* ino) { if (ino->type == 0) { int i; for (i = 0; i < ino->size; i++) { inode* child = &myfs.inodes[ino->block+i]; if (child->type == 0) { delete_inode(child); } else { free_block(child->block); } } free_block(ino->block); } else { free_block(ino->block); } free_block(ino - myfs.inodes); inode* cur = current_inode(); cur->size--; int i; for (i = 0; i < cur->size; i++) { if (&myfs.inodes[cur->block+i] == ino) { memmove(&myfs.inodes[cur->block+i], &myfs.inodes[cur->block+i+1], (cur->size-i-1)*sizeof(inode)); break; } } } // 打开目录或文件 inode* open_inode(char* name) { inode* ino = find_inode(name); if (ino == NULL) { printf("no such file or directory\n"); return NULL; } else if (ino->type == 0) { current_dir = ino - myfs.inodes; } return ino; } // 读文件 int read_file(inode* ino, char* buf, int size) { if (ino->type != 1) { printf("not a file\n"); return -1; } if (size > ino->size) { size = ino->size; } int read_size = 0; int block_count = (ino->size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE; int i; for (i = 0; i < block_count; i++) { int block = myfs.inodes[ino->block+i].block; int block_size = (i == block_count-1) ? (ino->size % BLOCK_SIZE) : BLOCK_SIZE; memcpy(buf+read_size, &block[block_size], block_size); read_size += block_size; } return read_size; } // 写文件 int write_file(inode* ino, char* buf, int size) { if (ino->type != 1) { printf("not a file\n"); return -1; } if (size > MAX_FILE_SIZE) { size = MAX_FILE_SIZE; } int write_size = 0; int block_count = (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE; int i; for (i = 0; i < block_count; i++) { int block = myfs.inodes[ino->block+i].block; int block_size = (i == block_count-1) ? (size % BLOCK_SIZE) : BLOCK_SIZE; memcpy(&block[block_size], buf+write_size, block_size); write_size += block_size; } ino->size = size; return write_size; } int main() { init_fs(); create_dir("a"); open_inode("a"); create_file("b"); create_file("c"); inode* ino = open_inode("b"); char buf[1024] = "hello world"; write_file(ino, buf, strlen(buf)); memset(buf, 0, sizeof(buf)); read_file(ino, buf, strlen(buf)); printf("%s\n", buf); delete_inode(ino); return 0; } ```
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