为linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点： （1）可以实现下列几条命令（至少4条）； 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。

为了设计一个简单的二级文件系统，我们需要考虑以下几个部分：

1. 文件系统结构：我们可以使用类似于FAT的结构来实现文件系统。FAT文件系统是一种采用表格来保存文件和目录信息的文件系统，我们可以使用一个类似的表格来保存文件和目录信息，包括文件名、物理地址、保护码和文件长度。

2. 命令实现：根据题目要求，我们需要实现至少4条命令，包括dir、create、delete、open、close、read和write。我们可以使用C语言来实现这些命令。

3. 读写保护：为了实现读写保护，我们可以使用文件保护码来实现。在创建文件时，我们可以设置文件的保护码，然后在打开文件时，检查当前用户是否有读写权限。

下面是一个简单的二级文件系统的实现：

1. 文件系统结构

我们可以使用一个结构体来保存文件和目录信息：

#define MAX_FILE_NAME_LEN 32
#define MAX_FILE_NUM 1024

typedef struct {
    char name[MAX_FILE_NAME_LEN];   // 文件名
    int addr;                       // 物理地址
    int size;                       // 文件长度
    int protect;                    // 保护码
} file_info;

typedef struct {
    char name[MAX_FILE_NAME_LEN];   // 目录名
    int file_num;                   // 目录下文件个数
    file_info files[MAX_FILE_NUM];  // 目录下的文件信息
} dir_info;

我们可以使用一个数组来保存所有的目录信息：

#define MAX_DIR_NUM 1024

dir_info dirs[MAX_DIR_NUM];         // 所有的目录信息
int dir_num = 0;                    // 目录个数

2. 命令实现

（1）dir：列出指定目录下的文件信息

void list_files(char *dir_name) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < dir_num; i++) {
        if (strcmp(dirs[i].name, dir_name) == 0) {
            printf("name\taddr\tsize\tprotect\n");
            for (j = 0; j < dirs[i].file_num; j++) {
                printf("%s\t%d\t%d\t%d\n", dirs[i].files[j].name, dirs[i].files[j].addr, dirs[i].files[j].size, dirs[i].files[j].protect);
            }
            return;
        }
    }
    printf("directory not found!\n");
}

（2）create：创建一个新文件

void create_file(char *file_name, int protect) {
    int i, j, k, addr, size;
    for (i = 0; i < dir_num; i++) {
        for (j = 0; j < dirs[i].file_num; j++) {
            if (strcmp(dirs[i].files[j].name, file_name) == 0) {
                printf("file already exists!\n");
                return;
            }
        }
    }
    for (i = 0; i < dir_num; i++) {
        if (dirs[i].file_num < MAX_FILE_NUM) {
            strcpy(dirs[i].files[dirs[i].file_num].name, file_name);
            dirs[i].files[dirs[i].file_num].protect = protect;
            addr = rand();  // 随机生成物理地址
            size = rand() % 1024;   // 随机生成文件长度
            dirs[i].files[dirs[i].file_num].addr = addr;
            dirs[i].files[dirs[i].file_num].size = size;
            dirs[i].file_num++;
            printf("file created: (%s, %d, %d, %d)\n", file_name, addr, size, protect);
            return;
        }
    }
    printf("no enough space to create file!\n");
}

（3）delete：删除一个文件

void delete_file(char *file_name) {
    int i, j, k;
    for (i = 0; i < dir_num; i++) {
        for (j = 0; j < dirs[i].file_num; j++) {
            if (strcmp(dirs[i].files[j].name, file_name) == 0) {
                for (k = j; k < dirs[i].file_num - 1; k++) {
                    dirs[i].files[k] = dirs[i].files[k + 1];
                }
                dirs[i].file_num--;
                printf("file deleted: %s\n", file_name);
                return;
            }
        }
    }
    printf("file not found!\n");
}

（4）open：打开一个文件

int open_file(char *file_name, int mode) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < dir_num; i++) {
        for (j = 0; j < dirs[i].file_num; j++) {
            if (strcmp(dirs[i].files[j].name, file_name) == 0) {
                if (mode == 0 && !(dirs[i].files[j].protect & 1)) {   // 读模式
                    printf("no read permission!\n");
                    return -1;
                }
                if (mode == 1 && !(dirs[i].files[j].protect & 2)) {   // 写模式
                    printf("no write permission!\n");
                    return -1;
                }
                printf("file opened: %s\n", file_name);
                return dirs[i].files[j].addr;
            }
        }
    }
    printf("file not found!\n");
    return -1;
}

（5）close：关闭一个文件

void close_file() {
    printf("file closed!\n");
}

（6）read：读取一个文件

void read_file(int addr, int size) {
    printf("reading file at address %d, size %d\n", addr, size);
}

（7）write：写入一个文件

void write_file(int addr, int size) {
    printf("writing file at address %d, size %d\n", addr, size);
}

3. 读写保护

我们在文件创建时设置保护码，然后在打开文件时判断当前用户是否有读写权限。保护码的第一位表示读权限，第二位表示写权限。

例如，以下代码创建了一个名为“test.txt”的文件，设置读写权限：

create_file("test.txt", 3);   // 读写权限

然后，我们可以使用以下代码打开文件并读取它：

int addr = open_file("test.txt", 0);   // 读模式
if (addr != -1) {
    read_file(addr, 1024);
    close_file();
}

如果我们尝试以写模式打开这个文件，会提示“no write permission!”：

int addr = open_file("test.txt", 1);   // 写模式
if (addr != -1) {
    write_file(addr, 1024);
    close_file();
}

完整的代码如下：