Linux系统下二级文件系统设计

“Linux系统下简单二级文件系统设计” 在Linux操作系统中，文件系统扮演着至关重要的角色，它负责管理和组织磁盘上的数据，使得用户能够有效地存取和操作文件。本实验旨在通过设计一个简单的二级文件系统，让学生深入理解文件系统的工作原理和实现方式。实验环境基于Windows操作系统上的VMWare虚拟机，运行Linux系统。 实验的核心任务是实现一系列基本的文件系统命令，包括用户登录（login）、列出文件目录（dir）、创建文件（create）、删除文件（delete）、打开文件（open）、关闭文件（close）、读文件（read）和写文件（write）。这些命令的实现需要涉及到文件系统的数据结构，如i节点和目录结构。 1. i节点（inode）是文件系统中的关键数据结构，它记录了文件的各种属性信息，包括文件的物理地址、存取权限、用户ID、组ID以及文件的数据块位置。在实验中定义的i节点结构体如下： ```c struct inode { struct inode *i_forw; struct inode *i_back; char i_flag; unsigned int I_tmp; // 磁盘i节点标号 unsigned int I_count; // 引用计数 unsigned short di_number; // 关联文件数，为0时删除 unsigned short di_mode; // 存取权限 unsigned short di_uid; // 用户id unsigned short di_gid; // 组id unsigned int di_addr[NADDR]; // 物理块号 }; ``` 其中，`i_forw`和`i_back`用于链接多个i节点，`i_flag`表示状态标志，`I_count`跟踪引用文件的进程数量，`di_number`表示文件数量，`di_mode`定义文件的访问模式，`di_uid`和`di_gid`分别代表文件所有者的用户ID和组ID，`di_addr`数组存储文件的物理块地址。 2. 文件系统采用两级目录结构，一级目录对应用户的账号，二级目录对应账号下的文件。这种设计使得用户能够管理和组织自己的文件，同时避免不同用户间的文件冲突。每个用户都有自己的独立文件空间。 3. 文件在磁盘上的存储采用编号方式，如file0、file1、file2等，这些编号作为物理地址在目录中登记。当用户创建文件时，系统会分配一个新的编号并在目录中记录。 4. 实验过程中，由于是简单的文件系统实现，未考虑高级特性如文件共享、安全机制、管道文件和设备文件。对于有兴趣的学生，可以在基础代码上进行扩展，以增加这些功能。 实验报告应包含对程序的理解、执行过程的分析以及可能遇到的问题和解决方案。在实验过程中，必须遵循实验规则，尊重并保护共用系统和他人的数据安全。 这个实验提供了实践性地理解文件系统如何在底层工作的机会，同时也强调了在设计文件系统时需要考虑的关键要素，如数据结构、权限管理以及目录结构等。通过这个实验，学生将能够更好地理解Linux系统中的文件操作，并为未来的系统开发和维护打下坚实的基础。