操作系统-文件系统-课程设计报告

操作系统

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计算机操作系统

课程设计说明书

Linux-ext2 文件系统

起止日期： 2009 年 12 月 30 日至 2010 年 1 月 8 日

姓名

班级

学号

成绩

指导教师 ( 签字 )

计通学院（部）

年月日

1 课程设计简介..................................................................................................................................1

1.1 课程设计的目的...................................................................................................................1

1.2 课程设计内容.......................................................................................................................1

2 数据结构的设计..............................................................................................................................2

2.1 预定义...................................................................................................................................2

2.2 结构体...................................................................................................................................2
//磁盘 i 结点结构，....................................................................................................................2
struct inode{................................................................................................................................2
 // char di_name[DIRSIZ];..........................................................................................................2
 unsigned __int16 di_ino; /*磁盘 i 节点标识*/..........................................................................3
 unsigned __int16 di_number; /*关联文件数，当为 0 时表示删除文件*/.............................3
 unsigned __int16 di_mode; /*存取权限*/.................................................................................3
 unsigned __int16 di_uid; /*磁盘 i 节点用户 id*/......................................................................3
 unsigned __int16 di_gid; /*磁盘 i 节点权限组 id*/ //1 管理员组 2 用户组...........................3
 unsigned __int32 di_size; /*文件大小*/...................................................................................3
 unsigned __int32 di_ctime; /* Creation time */.........................................................................3
 unsigned __int32 di_mtime; /* Modification time */................................................................3
 unsigned __int16 di_block[P_N_BLOCKS]; /* 一组 block 指针 */.......................................3
 };.................................................................................................................................................3
// 目录项结构..............................................................................................................................3
struct direct{................................................................................................................................3
 char d_name[DIRSIZ]; /*目录名（14 字节）*/......................................................................3
 __int16 d_ino; /*目录号*/.........................................................................................................3
 };.................................................................................................................................................3
//超级快结构...............................................................................................................................3
struct super_block{.....................................................................................................................3
 unsigned __int16 s_inodes_count; /* inodes 计数 */................................................................3
 unsigned __int16 s_blocks_count; /* blocks 计数 */................................................................3
 unsigned __int16 s_r_blocks_count; /* 保留的 blocks 计数 */...............................................3
 unsigned __int16 s_free_blocks_count; // 空闲的 blocks 计数...............................................3
 unsigned __int16 s_free_inodes_count; /* 空闲的 inodes 计数 */..........................................3
 unsigned __int16 s_free_blocks_group[GROUPNUM];//新增 一个数组来记录每个数据块
组中的空闲数据块计数.............................................................................................................3
 unsigned __int16 s_first_data_block; /* 第一个数据 block */.................................................3
 unsigned __int16 s_log_block_size; /* block 的大小 */..........................................................3
 unsigned __int16 s_blocks_per_group; /* 每 block group 的 block 数量 */...........................3
 unsigned __int16 s_inodes_per_group; /* 每 block group 的 inode 数量 */...........................3
 };.................................................................................................................................................3
// 用户密码..................................................................................................................................3
struct pwd{..................................................................................................................................3
 unsigned __int8 p_uid;...............................................................................................................3
 unsigned __int8 p_gid;...............................................................................................................3
 char username[UNAMSIZ];/*用户名 新加的*/.......................................................................3
 char password[UPWDSIZ];.......................................................................................................3
 };.................................................................................................................................................3
// 目录结构..................................................................................................................................3
struct dir{.....................................................................................................................................3
 struct direct direct[DIRNUM];...................................................................................................3
 __int16 size;...............................................................................................................................3
..
2

 };.................................................................................................................................................3
2.3 全局变量和函数...................................................................................................................4
// 全局变量..................................................................................................................................4
unsigned __int8 di_bitmap[DINODENUM]; // 硬盘 inode 节点位图 1 表示已使用 0 表示未
使用.............................................................................................................................................4
unsigned __int8 bk_bitmap[DATABLKNUM]; // 数据块 block 位图......................................4
struct super_block filsys; //超级块.............................................................................................4
struct pwd pwd[PWDNUM];......................................................................................................4
FILE *fd; //文件指针..................................................................................................................4
struct inode *cur_inode; //i 节点当前目录指针........................................................................4
struct inode *inodetemp; //i 节点指针........................................................................................4
const char fsystemname[20]="Linux.EXT2"; //模拟硬盘的文件名.........................................4
struct direct dir_buf[BLOCKSIZ / sizeof(struct direct)]; //目录数组.......................................4
char cmdhead[20];//cmd 的头 表示所在哪个文件夹 、..........................................................4
int i_lock=0;//inode 位图锁 可能会多线程...............................................................................4
int b_lock=0;//block 位图锁.......................................................................................................4
struct pwd *cur_user;..................................................................................................................4
/* 全局函数 */............................................................................................................................4
extern int Format();//格式化磁盘...............................................................................................4
extern int Install();//启动，安装文件系统................................................................................4
struct inode * read_inode(int);//install 里面读取文件 dinode...................................................4
struct direct * read_dir_data(int);//读取存储文件夹的物理块.................................................4
extern void showdir();//命令 dir.................................................................................................4
int Enterdir(char[]);//进入某个文件夹 命令-- cd 文件名.........................................................4
int Fd_dirfile(char[]);//查找当前目录里的文件 没找到返回-1 找到返回 inode 号...............4
int Iscmd(char[]);//判断是否两个字符串的命令......................................................................4
void two_cmd(char[],char[]);//两个字符串的命令...................................................................4
int creat(char[]);//创建文件........................................................................................................4
void changeinode();//交换指针..................................................................................................4
char * ReadFile(char[]);//读取文件............................................................................................4
int mkdir(char[]);//创建文件夹..................................................................................................4
void showbitmap();//显示位图...................................................................................................4
int deletefd(char[]);//删除文件...................................................................................................4
int editfile(char[]);//编辑文件.....................................................................................................4
int rename(char[]);//重命名........................................................................................................4
void showhelp();//命令帮助.......................................................................................................4
void login();.................................................................................................................................4
void logout();...............................................................................................................................4
int access();//权限判断...............................................................................................................4
/*磁盘 i 节点的分配与释放（当一个新文件被建立的时候，在给该文件分配磁盘存储区
之前，.........................................................................................................................................4
应为该文件分配存放该文件说明信息的磁盘 i 节点，当从文件系统中删除某个文件时
.....................................................................................................................................................4
应首先删除它的磁盘 i 节点项。）*/.......................................................................................4
..
3

int ialloc();/*开辟一个空闲的 i 节点，返回 i 节点*///磁盘块分配与释放函数....................4
int balloc(int);//申请硬盘空间...................................................................................................4
结构体说明：.............................................................................................................................5
3 功能模块（或算法）描述..............................................................................................................5
3.1 format 格式化.......................................................................................................................5
只写打开模拟文件，初始化超级快，初始化 dinode 位图 block 位图，初始化主目录，
初始化 etc 目录，初始化管理员 admin 目录，初始化用户 xiao 目录，初始化 用户
passwd 文件，写入模拟硬盘文件。........................................................................................5
3.2 install 安装............................................................................................................................5
读写打开模拟文件，读取 dinode 位图 block 位图，读取主目录，读取 etc 目录，读取管
理员 admin 目录，读取用户 xiao 目录，读取 用户 passwd 文件。.....................................5
3.3 login 登陆..............................................................................................................................5
用户输入用户名和密码，在 passwd 文件中查找是否有此用户，核对密码。正确则登陆
成功，当前目录设定到当前用户文件夹下。登录流程图....................................................5
3.4 ialloc 申请 inode 空间..........................................................................................................5
先检测 inode 位图是否加锁，是则退出。加锁，检测 inode 空间是否还有已满，是则退
出。在 inode 位图中顺序查找空闲的 inode，找到则返回 inode 地址，block 解锁。函数
结束。流程图 3.3.......................................................................................................................5
.....................................................................................................................................................6
 登录流程图 ialloc 流程图 3.3 balloc 流程图 3.4.....................................................................6
3.5 balloc 申请 block 空间.........................................................................................................6
先检测 block 位图是否加锁，是则退出。加锁，检测 block 空间是否还有 k 个空闲，否
则退出。在还有空闲 block 的组中查找是否有 k 个空闲，没有则去下一个 block 组中查
找，找到则返回 block 地址，block 解锁。函数结束。流程图 3.4......................................6
3.5 create 创建文本文件............................................................................................................6
查找当前目录下是否有同名文件，是则退出，否则让用户输入文本文件内容，以‘ ###’
结束。申请 inode 空间（ialloc 函数）,申请硬盘 block 空间（balloc 函数），申请失败
则结束。将文件内容写入 inode 空间和 block 空间。修改当前目录的结构，修改超级快，
修改 inode 位图，block 位图，写入模拟硬盘。流程图 3.5..................................................6
3.7 cdir 创建文件夹....................................................................................................................6
查找当前目录下是否有同名文件，是则退出，否则,申请 inode 空间（ialloc 函数）,申请
硬盘 block 空间（balloc 函数），申请失败则结束。将文件夹内容写入 inode 空间和
block 空间。修改当前目录的结构，修改超级快，修改 inode 位图，block 位图，写入模
拟硬盘。.....................................................................................................................................6
3.7 read edit –读取和追加文本文件..........................................................................................6
Read----查找当前目录下是否该文件，没有则退出，否则调用 access（）权限判断，有
权限则判断是不是文件，不是则退出，是文件则读取文件并显示。................................6
Edit----调用读取文件模块，读取成功则用户输入追加的内容，如果追加的内容大于一
个 block 则申请 block 空间，失败则退出，申请成功则保存文件。...................................6
3.8 access（文件名） 权限判断...............................................................................................6
先判断当前目录是否有该文件，在当前目录的 block 找到该文件，判断当前登录用户
是哪个组，判断是否该用户创建，判断该文件的可见级别。............................................6
如果是该用户创建的 则有读写权限如果当前用户是管理员组的 也具有读写权限如果
该文件是用户可查看文件则都具有权限。............................................................................6
..
4

3.9 cd –进入子目录 或上级目录...............................................................................................7
查找当前目录是否有该子目录，没有则退出，调用 access（）判断当前用户是否有权
限，无则退出，有则读取该子目录的 inode，将当前目录指向该目录。..........................7
3.10 attr（文件名）查看文件或者文件夹的属性...................................................................7
先查找当前目录下是否有该文件或目录，有则判断文件是否系统文件，是否文本文件，
是否目录，由谁创建，属于什么组，占用的 block，和 inode。将其全部显示出来。....7
3.9 del 删除文件或目录.............................................................................................................7
查找当前目录是否有该文件名，没有则退出，有则调用 access（）判断是否有权限，
有则判断是否为系统文件，是则无法删除，不是则判断是否是文件，是文件则直接删
除，不是则判断是否文件夹，是文件夹则判断该文件夹下是否有文件，有文件则无法
删除。提示用户是否删除，确认则删除文件，修改当前文件夹 inode，block 结构，修
改该文件占有的 inode 和 block 位图为 0，修改超级块，写入模拟硬盘。流程图 3.9......7
3.8 access（文件名） 权限判断...............................................................................................7
先判断当前目录是否有该文件，在当前目录的 block 找到该文件，判断当前登录用户
是哪个组，判断是否该用户创建，判断该文件的可见级别。............................................7
如果是该用户创建的 则有读写权限如果当前用户是管理员组的 也具有读写权限如果
该文件是用户可查看文件则都具有权限。............................................................................7
4 程序运行结果..................................................................................................................................8
参考文献...........................................................................................................................................10
附：源代码.......................................................................................................................................11
..
5