模拟Unix文件系统的设计与实现

关于Unix文件系统的设计报告

多媒体技术及其应用

本栏目责任编辑：李桂瑾

模拟Ｕｎｉｘ文件系统的设计与实现

王浩亮

（广东松山职业技术学院计算机系，广东韶关５１２１２６）

摘要：本文以ｃ语言为开发工具结合ＵＮＩＸ文件系统，探讨了多用户多目录文件系统的设计与实现。关键字：Ｃ语言；Ｕｎｉｘ系统；文件系统中图分类号：ＴＰ３１２文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００６）３５－０１８４－０２

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＵｎｉｘＦｉｌｅＳｙｓｔｅｍ

ＷＡＮＧＨａｏ－ｌｉａｎｇ

（ＧｕａｎｇｄｏｎｇＳｏｎｇｓｈａｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｏｇｕａｎ５１２１２６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｅｃｌａｎｇｕａｇｅａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｋｉｔｗｉｔｈｔｈｅＵｎｉｘｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｕｓｅｒｍｕｌｔｉ－ｔａｂｌｅｏｆｃｏｎｔｅｎｔｓｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｌａｎｇｕａｇｅ；Ｕｎｉｘｓｙｓｔｅｍ；ｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍ

１引言

多用户操作系统。是用高Ｕｎｉｘ操作系统是一种强大的多任务、

级语言Ｃ来编写并有较高的运行效率的系统。通常被分成三个主要部分：内核（Ｋｅｒｎｅｌ）、Ｓｈｅｌｌ和文件系统。文件系统是指对存储在存储设备（如硬盘）中的文件所进行的组织管理，通常是按照目录层次的方式进行组织。每个目录可以包括多个子目录以及文件，

本文模拟ｕｎｉｘ文件系统实现了一个多用户多目录文件系统，该系统只是一个模拟文件系统功能的虚拟文件系统。实现了基本的目录文件结构，对目录和文件的操作都是在内存中完成。程序运行时，申请１Ｍ的内存空间，这１Ｍ内存分成５１２块，每块为５１２个字节，这５１２块就是文件系统的可用块数，文件系统的分配就是以块为单位来分配的，空闲块的管理利用位示图的方法来管理。程序运行结束的时候，内容都会丢失。

文件系统具有的基本功能：

（１）多用户：ｒｏｏｔ，ｕｓｒ１，ｕｓｒ２，ｕｓｒ３，……，（１－８个用户）（２）多级目录：可有多级子目录；（３）具有ｌｏｇｉｎ（用户登录）

提供登录模块）（４）系统初始化（建文件卷、

（５）编辑文件：ｅｄｉｔ（６）显示文件：ｃａｔ（７）删除文件：ｄｅｌｅｔｅ

（８）创建目录（建立子目录）：ｍｋｄｉｒ（９）改变当前目录：ｃｄ（１０）列出文件目录：ｌｓ（１１）注销用户：ｌｏｇｏｕｔ（１２）退出系统：ｓｈｕｔｄｏｗｎ

｛ｉｎｔＦｉｌｅＮｏ；／＊文件号＊／

ｃｈａｒ＊ｆｉｌｅＤａｔａ；／＊文件存取缓冲区＊／

ｓｔｒｕｃｔｆｉｌｅｌｉｓｔＳｔｒｕｃｔ＊ａｄｄｒｅｓｓ；／＊文件存放地址，指向申请的内存空间１Ｍ＊／ｉｎｔｌｅｎ；／＊文件长度＊／ｉｎｔｓｔａｔｅ；｝／＊文件存取状态０－读，１－写，２－读写＊／２．１．３文件存放结构ｓｔｒｕｃｔｆｉｌｅＬｉｓｔＳｔｒｕｃｔ｛ｃｈａｒｃｏｎｔｅｘｔ［５１０］；／＊存放数据块＊／ｓｔｒｕｃｔｆｉｌｅＬｉｓｔＳｔｒｕｃｔ＊ｎｅｘｔ；｝／＊指向下一块＊／２．１．４用户结构ｓｔｒｕｃｔＵｓｅｒＳｔｒｕｃｔ｛ｃｈａｒＮａｍｅ［９］；／＊用户名＊／ｃｈａｒＰａｓｓｗｏｒｄ［９］；／＊密码＊／ｃｈａｒＰａｔｈ［１１］；／＊用户工作目录＊／ｉｎｔｕｓｅｒＮｏ；／＊用户号＊／

用户组号，“０”－超级用户，其他为普通用户＊／ｉｎｔｇｒｏｕｐＮｏ；｝／＊

２．１．５位示图ｕｎｓｉｇｎｅｄｌｏｎｇｗｓｔ［６４］／＊申请６４＊３２＊５１２＝１Ｍ空间＊／

图１

２设计与实现

２．１数据结构２．１．１目录结构

ｓｔｒｕｃｔｃａｔａｌｏｇＳｔｒｕｃｔ／＊目录结构＊／｛ｃｈａｒＮａｍｅ［９］；／＊目录名＊／ｉｎｔｆａｔｈｅｒＮｏ；／＊父目录编号，如果是根目录，则为－１＊／ｉｎｔｕｓｅｒＮｏ；／＊文件用户属性＊／ｉｎｔｇｒｏｕｐＮｏ；／＊文件组属性＊／ｉｎｔｔｙｐｅ；／＊目录为１０，文件为０＊／

ｓｔｒｕｃｔｆｉｌｅＬｉｓｔＳｔｒｕｃｔ＊ａｄｄｒｅｓｓ；／＊地址，目录文件为０＊／ｉｎｔｌｅｎ；／＊长度，目录文件为零＊／｝；

２．１．２ＦＣＢ结构ｓｔｒｕｃｔＦＣＢＳｔｒｕｃｔ

２．１．６全局变量ｉｎｔｕｓｅｒＮｏ；／＊注册用户号＊／ｉｎｔｃｕｒＰａｔｈＮｏ；／＊当前工作目录号＊／ｃｈａｒｃｕｒＰａｔｈ［２５５］；／＊当前工作目录＊／２．２系统结构２．２．１初始化ｖｏｉｄｉｎｉｔ（）；ｉｎｔｓｈｅｌｌ（）；

ｖｏｉｄｍｋｄｉｒ（ｃｈａｒＰａｔｈ［］）；ｖｏｉｄｃｄ（ｃｈａｒＰａｔｈ［］）；ｖｏｉｄｌｓ（）；

ｖｏｉｄｒｍｄｉｒ（ｃｈａｒＰａｔｈ［］）；

ｉｎｔｃｒｅａｔ１（ｃｈａｒｆｉｌｅＮａｍｅ［］，ｉｎｔｓｔａｔｅ）；