操作系统课程设计报告 (12)

1哈尔滨理工大学课程设计（计算机操作系统）题目：文件系统存储空间管理班级：姓名：指导教师：系主任：2014年03月01日3目录1文件系统存储空间管理..................................................错误!未定义书签。1.1题目分析..............................................................................................................11.2实验原理...............................................................................错误!未定义书签。1.3实现技术............................................................................................................12Linux代码分析...........................................................................................................32.1功能说明............................................................................................................132.4流程图................................................................................................................143题目分析根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录1.2实验原理用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并将其状态由0变到1。当释放某一物理块时，已知其在磁盘中的物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为01.3实现技术为实现上述设计，采用C++语言，VS2008开发环境。具体采用的技术如下：：1.模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、索引分配方法；2.文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图方法；步骤如下：1.输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；（1）磁盘基本信息：磁盘柱面数m,每柱面磁道数p,每磁道物理块数q；（2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为：Size=ceil（（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/（sizeof(int)*8））（3）申请大小为size的整数数组map，并对其进行随机初始化。例如：假设m=2,p=4,q=8,共有64个磁盘块，若sizeof(int)=2,则位示图大小为4，map[4]如下：1514131211109876543210map[0]0011010011001010map[1]1010110000110000map[2]011001110011001map[3]1000100001100110位示图中每一位对应的相对磁盘块号如下图，磁盘块号由小到大对应于数组的低地址到高地址位上。即map[0]的第0位到第15位分别对应0号磁盘块到15号磁盘块的状态，map[1]的第0位到第15位对应16号磁盘块到31号磁盘块的状态，以此类推。1514131211109876543210map[0]1514131211109876543210map[1]31302928272625242322212019181716map[2]47464544434241403938373635343332map[3]63626160595857565554535251504948如上表所示，29号磁盘的状态存在map[1]中，对应于第13位；哈尔滨理工大学课程设计报告32.输出初始位示图信息；3.输入文件分配或释放请求，（1）格式：“+文件名申请块数”或“-文件名”“+”表示申请文件分配，“-”表示删除文件如：+F154.根据请求完成相应操作。（1）若为分配申请x个盘块，则在位示图中找到x个为0的位，将其修改为“1”，计算相应具体物理设备的柱面号C、磁道号H和物理块号R，并将CHR地址或相对磁盘块号记录在文件目录中。输出位示图修改位置、分配的磁盘块CHR地址、修改后的目录和位示图信息。否则，空间不够，退出执行下一条请求；计算公式如下：a.已知位示图中的下标i,j,计算相对块号Block=i*sizeof(int)*8+jb.已知相对块号计算柱面、磁道、物理块号如下：柱面号C=相对块号/(每柱面磁道数*每磁道物理块数)磁道号H=相对块号%（每柱面磁道数*每磁道物理块数）/每磁道物理块数物理块号R=相对块号%每磁道物理块数文件目录如下（以索引表分配为例）：文件名首个物理块CHR地址块个数索引表beta(0，0，0)2(0,0,0)(0,0,1)Alpha(2,3,0)3(2,3,0)Toyota43（4912）…（Sony文件名首个物理块地址(相对)块个数索引表beta02(0,2,3)…Alpha33(3,6,7)…Toyota83(8,9,12)…(2）若为删除申请，则从目录中找到要删除的文件所在的目录项，读取索引表，依次读取文件相应的盘块CHR地址,计算该盘块的相对磁盘块号，再计算其相应信息在位示图中的位置(i,j)，将位示图中的相应位有“1”改为“0”，并从目录中删除该目录项。输出删除的磁盘块CHR地址、相应位示图修改位置、修改过的位示图和目录。计算过程如下：相对磁盘块号=柱面号*每柱面磁道数*每磁道物理块数+磁道号*每磁道物理块数+物理块号i=相对磁盘块号/(sizeof(int)*8)j=相对磁盘块号%(sizeof(int)*8)哈尔滨理工大学课程设计报告32.Linux代码分析为了进一步了解操作系统内核，学习了Linux操作系统的进程同步程序，主要程序源代码如下：#includestdio.h#includestdlib.h#includeconio.h#includestring.hintphysic[100];//文件地址缓冲区intstyle=1;//文件的类型charcur_dir[10]=root;//当前目录structcommand{charcom[10];}cmd[13];structblock{intn;//空闲的盘快的个数intfree[50];//存放空闲盘快的地址inta;//模拟盘快是否被占用}memory[20449];structblock_super{intn;//空闲的盘快的个数intfree[50];//存放进入栈中的空闲块intstack[50];//存放下一组空闲盘快的地址}super_block;structnode//i结点信息{intfile_style;//i结点文件类型intfile_length;//i结点文件长度intfile_address[100];//i结点文件的物理地址}i_node[640];structdir//目录项信息{charfile_name[10];//文件名inti_num;//文件的结点号chardir_name[10];//文件所在的目录}root[640];voidformat()//格式化{inti,j,k;super_block.n=50;for(i=0;i50;i++)//超级块初始化{super_block.free[i]=i;//存放进入栈中的空闲块super_block.stack[i]=50+i;//存放下一组的盘块}for(i=0;i640;i++)//i结点信息初始化{for(j=0;j100;j++){i_node[i].file_address[j]=-1;//文件地址}i_node[i].file_length=-1;//文件长度i_node[i].file_style=-1;//文件类型}for(i=0;i640;i++)//根目录区信息初始化{strcpy(root[i].file_name,);root[i].i_num=-1;strcpy(root[i].dir_name,);}for(i=0;i20449;i++)//存储空间初始化{memory[i].n=0;memory[i].a=0;for(j=0;j50;j++)哈尔滨理工大学课程设计报告3{memory[i].free[j]=-1;}}for(i=0;i20449;i++)//将空闲块的信息用成组链接的方法写进每组的最后一个块中{//存储空间初始化if((i+1)%50==0){k=i+1;for(j=0;j50;j++){if(k20450){memory[i].free[j]=k;//下一组空闲地址memory[i].n++;//下一组空闲个数注意在memory[i].n++之前要给其赋初值k++;}else{memory[i].free[j]=-1;}}memory[i].a=0;//标记为没有使用continue;//处理完用于存储下一组盘块信息的特殊盘块后，跳过本次循环}for(j=0;j50;j++){memory[i].free[j]=-1;}memory[i].n=0;}printf(已经初始化完毕\n);printf(进入UNIX文件模拟............\n\n);}voidwrite_file(FILE*fp)//将信息读入系统文件中{inti;fp=fopen(system,wb);for(i=0;i20449;i++){fwrite(&memory[i],sizeof(structblock),1,fp);}fwrite(&super_block,sizeof(structblock_super),1,fp);for(i=0;i640;i++){write(&i_node[i],sizeof(structnode),1,fp);}for(i=0;i640;i++){fwrite(&root[i],sizeof(structdir),1,fp);}fclose(fp);}voidread_file(FILE*fp)//读出系统文件的信息{inti;fp=fopen(system,rb);for(i=0;i20449;i++){fread(&memory[i],sizeof(structblock),1,fp);}fread(&super_block,sizeof(structblock_super),1,fp);for(i=0;i640;i++){fread(&i_node[i],sizeof(structnode),1,fp);}for(i=0;i640;i++){fread(&root[i],sizeof(structdir),1,fp);}fclose(fp);}voidcallback(intlength)//回收磁盘空间{inti,j,k,m,q=0;for(i=length-1;i=0;i--){哈尔滨理工大学课程设计报告3k=physic[i];//需要提供要回收的文件的地址m=49-super_block.n;//回收到栈中的哪个位置if(super_block.n==50)//注意当super_block.n==50时