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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