设计与实现一个多用户文件系统

"该实验教案涉及的是一个针对数计学院学生的操作系统实验，旨在设计一个简单的多用户文件系统，让学生深入理解文件系统的内部运作机制。实验要求使用C语言编写，实现一个支持10个用户，每个用户能保存10个文件，同时能打开5个文件的系统。提供的命令包括登录、列出文件目录、创建文件、删除文件、打开、关闭、读取和写入文件。文件系统需展示文件名、物理地址、保护码和文件长度。文件和目录以文件形式存于磁盘，编号存储便于查找和修改。设计中还需考虑文件的读写保护功能。实验原理包括确定数据结构，如主目录、子目录和活动文件，以及如何在内存中表示这些结构以支持各种操作。" 在设计这个文件系统时，关键知识点包括： 1. **文件系统数据结构**：文件系统由主目录、子目录和活动文件组成。主目录和子目录以文件形式存储在磁盘上，便于检索和更新。用户创建的文件以编号（如file0, file1等）存储，编号作为物理地址，并在目录中登记。 2. **用户管理**：支持多个用户登录，每个用户可以保存一定数量的文件，并可以同时打开多个文件。每个用户有自己的文件空间，文件状态（如打开或关闭）需要被跟踪。 3. **文件操作命令**：系统需要实现一系列命令来模拟实际文件系统操作，如`LOGIN`用于用户登录，`DIR`用于列出文件目录，`CREATE`用于创建新文件，`DELETE`用于删除文件，`OPEN`用于打开文件，`CLOSE`用于关闭文件，`READ`用于读取文件内容，`WRITE`用于写入文件。 4. **文件属性与保护**：文件应有保护码以控制读、写和执行权限，确保源文件的安全性。在列出目录时，不仅要显示文件名，还要显示物理地址、保护码和文件长度，以便用户了解文件的基本信息。 5. **数据结构与算法**：使用线性表来表示用户文件目录（UFD），其中包含用户ID、已保存的文件数。文件信息用另一个线性表表示，包含文件名、文件属性（如读、写、执行权限）以及文件状态。这些结构需要支持插入、查找、修改和删除等操作。 6. **物理设计**：在内存中，用户ID、当前用户标志、文件信息结构、保存和打开的文件数量以及保护标记的显示形式都需合理分配和管理。 7. **编程实现**：实验使用C语言编写，需要理解并运用文件操作、数据结构和控制流等知识。参考源代码可能包含基本的输入输出操作，文件操作函数，以及对数据结构的初始化和操作。 通过这个实验，学生将能够实践文件系统的概念，提高其在操作系统层面对文件管理的理解，并掌握使用高级语言实现文件系统基础功能的技能。