模拟二级文件管理系统
青岛理工大学操作系统课程设计报告院(系): 计算机工程学院 专 业: 计算机科学与技术专业 学生姓名: OOOOOO 班级: OOOOOOO 学号: OOOOOOOOO 题目: 模拟二级文件管理系统 起迄日期: 设计地点: 指 导 教 师: OOOOOOO 一. 课程设计目的通过研究Linux的文件系统结构，模拟设计一个简单的二级文件系统，第一级为主目录文件，第二级为用户文件。进行操作系统课程设计主要是在学习操作系统课程的基础上，在完成操作系统各部分实验的基础上，对操作系统的整体进行一个模拟，通过实践加深对各个部分的管理功能的认识，还能进一步分析各个部分之间的联系，最后达到对完整系统的理解。同时，可以提高运用操作系统知识解决实际问题的能力；锻炼实际的编程能力、创新能力及团队组织、协作开发软件的能力；还能提高调查研究、查阅技术文献、资料以及编写软件设计文档的能力。二. 课程设计内容与要求1. 设计要求1) 运行时根据输入的用户数目创建主目录2) 设定一个超级用户，可以查看整个二级文件系统结构3) 普通用户只能根据自己的用户名与密码访问自己的文件与共享的文件4) 能够实现下列命令：Login 用户登录;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5) 系统能检查键入命令的正确性，出错时应能显示出错原因6) 创建文件时需设定文件保护码的内容7) 列目录时要列出文件目录、文件名、保护码（只执行、只读、只写、共享）和文件长度8) 不允许对打开的文件执行重复打开操作或执行删除操作9) 对于共享文件，除了文件的创建者，其他人只有查看权，不能进行写入与删除操作10) 对于文件的越权操作，要有相应的错误提示2. 设计内容采用二级目录结构时，第一级为主文件目录MFD，第二级为用户文件目录UFD。假定系统可同时管理N个用户的文件,每个用户最多在磁盘上保存L个文件。约定用户把文件都组织成记录式文件,文件中每个记录都是定长的，文件在磁盘上的组织形式为链接结构。用户名用户文件目录文件名文件属性记录长度文件地址 整个系统只有一张主文件目录表，但有N张用户文件目录表。用户文件目录UFD中的“文件属性”规定文件的使用权限为“只执行”、“只读”、“只写”、“共享”，指组成该文件的逻辑记录长度，“文件地址”指文件存放在磁盘上的首块地址。设计用户创建、用户删除、文件创建、文件删除、写文件、读文件等函数，对这个数据结构进行处理，并作出交互式界面。三. 系统分析与设计1. 系统分析本次设计的“模拟二级文件管理系统”利用的是二级目录管理方式，分别由用户文件目录UFD(User File Directory)、主文件目录MFD(Master File Directory)构成。其中UFD由用户的所有文件块组成，在MFD中每个用户目录文件占用一个目录项，其中目录项中包含用户名、用户密码以及指向用户文件目录文件链表的指针。用户文件目录项的基本信息包括基本信息、地址信息、访问控制信息、使用信息。基本信息：文件名、文件属性(共享、只读、只写、只执行)地址信息：文件长度(文件可容纳数据的最大量)、存放位置(在虚拟磁盘中的起始位置)使用信息：文件使用状态(打开、关闭)文件系统中文件管理的基本操作：创建文件：创建一个新文件时，系统首先要为新文件申请必要的外存空间，并在用户文件目录UFD中为文件分配一个目录项。目录项中应记录新建文件的文件名、文件总容量、当前已经使用的容量、文件属性、文件在磁盘中的起始位置。删除文件：当已不在需要某文件时，可将它从文件系统中删除。在删除时，首先在UFD的文件链表中找到与该文件对应的文件结点，然后确认文件是否处于关闭状态，若以上条件都满足，则系统就可以把结点从文件链表中删除，然后回收改结点对应的磁盘空间。打开文件：只有处于打开状态的文件才能被读取、写入、重复关闭且不能被删除。关闭文件：只有处于关闭状态的文件才能被删除，且不能被重复关闭。列文件目录：普通用户只能获取自己建立的文件或其他用户共享的文件的列表；超级用户(管理员)可以查看所用户建立的文件列表。写文件：用户可以把相关数据写入到用户自定义的文件中（磁盘上）；待写文件必须处于打开状态，且不能是其他用户共享的文件。读文件：用户可以把文件中存储的数据读取出来；待读文件必须处于打开状态；用户既可以读取自己建立的文件，也可以读取其他用户共享的文件。文件系统中用户管理的基本操作：创建用户：用户可以创建自己的账号，用户名、密码长度均不能超过10个字符。用户登录：用户可以以普通用户身份登录，也可以作为管理员身份登录；若登录时输入的密码有误，最大重试次数为3次，若连续错误三次，管理系统会自动退出。2. 系统设计2.1模块设计WinMain()DialogProc_MAIN(主程对话框初始化)(WM_INITDIALOG)DialogProc_LOGIN(用户登录对话框过程)UserCreate(用户创建过程)Login(用户登录过程)InitDisk(磁盘初始化)DialogProc_MAIN(主程序对话框过程)Logout()(用户注销)FileCreate()(创建文件)FileDelete()(删除文件)FileOpen()(打开文件)FileClose()(关闭文件)FileWrite()(写文件)FileRead()(读文件)FileDir()(列文件目录)根据用户在主程序界面点击的按钮触发不同的函数执行。2.2数据结构说明typedef struct _DiskTable /磁盘块结构体int maxlength;int start;int useFlag;struct _DiskTable *next;DiskNode, *DiskHead;/* 文件块数据结构 */typedef struct _FileTableTCHAR FileName10;int strat;/文件在磁盘存储空间的起始地址int length; /文件内容长度int maxlength; /文件的最大长度TCHAR FileKind3; /文件的属性读写方式/struct tm *timeinfo;BOOL openFlag;/判断是否有进程打开了该文件/struct _fileTable *next;FileTable;/* 两级目录数据结构: 用户文件目录文件UFD */typedef struct _UserFileDirectoryFileTable *FileLink;struct _UserFileDirectory *next;UFD;/* 两级目录数据结构: 主文件目录MFD */typedef struct _MasterFileDirectory TCHAR UserNameMAX_USERNAME_PWD_LENGTH;/用户名TCHAR PasswordMAX_USERNAME_PWD_LENGTH;/密码UFD *CurrentUserFileDirectory;/用户目录链表MFD;2.3 算法流程图(1) 程序整体结构框图开始初始化磁盘MFD中有该用户？登录/注册？注册新用户注册登录分析命令Y显示：无此用户N创建文件打开文件关闭文件读文件写文件列文件目录删除文件注销用户退出系统end提示错误指令成功执行？YN框图1：程序整体框架(2) 建立文件流程框图框图2：建立文件流程图开始查找该用户的MFDUFD中有该文件？在UFD中的文件分配表中登记新文件项在文件项中记录长度、文件属性、文件名、文件起始位置、文件打开标记找一块磁盘空闲块，将其标记为已使用显示:“建立”成功返 回显示：同名文件不能建立修改全局磁盘数据结构：1.修改硬盘未用空间的起始地址2.修改硬盘剩余的空间大小NY(3) 打开文件流程框图框图3：打开文件流程图开始在用户的UDF中查找文件文件为“打开”状态？错误提示:文件已打开设置文件打开标记为FALSE返回用户文件存在？错误提示:文件不存在Y(4)写文件流程框图上开始从用户UFD中查找待写入的文件文件已打开？根据文件目录表中记录的文件起始地址，把数据写入到虚拟磁盘中。文件存在？返回错误提示:文件未打开错误提示:文件不存在NYN文件长度够大？错误提示:文件长度不够NY框图4：写文件流程框图四. 系统测试与调试分析1. 系统测试测试说明测试名称模拟二级文件管理系统程序测试目的验证系统对于系统登录的处理流程测试技术单元测试测试方法黑盒测试法测试用例测试内容用户登录功能用户名测试步骤输入正确的用户名与密码输入正确用户名与错误密码输入错误用户名与密码测试数据Admin, 正确密码Admin，错误密码错误用户名、密码预期结果正常进入系统显示密码错误，并提示重试显示用户不存在测试结果与预期相符与预期相符与预期相符测试说明测试名称模拟二级文件管理系统程序测试目的验证系统对于文件管理的处理流程测试技术单元测试测试方法黑盒测试法测试用例测试内容文件管理功能创建文件测试步骤输入文件名，正常文件大小输入文件名，超过磁盘容量大小的文件长度测试数据FILE， 300FILE， 99999999999预期结果提示创建成功提示错误:试图创建一个超大文件测试结果与预期相符与预期相符测试说明测试名称模拟二级文件管理系统程序测试目的验证系统对于文件管理的处理流程测试技术单元测试测试方法黑盒测试法测试用例测试内容文件管理功能打开文件测试步骤打开不存在的文件打开存在的且处于关闭状态的文件打开已经处于打开状态的文件测试数据FILE999FILE1FILE1预期结果提示未找到文件提示打开文件成功提示文件已打开测试结果与预期相符与预期相符与预期相符测试
