File System (Unix)

项目简介

本项目是一个类似Unix文件系统的二级文件系统，即使用一个普通的大文件（unix-fs.img ，称之为一级文件）模拟UNIX V6++文件系统的一个文件卷。在完成本项目之前较为详细的阅读了Unix V6++系统的源代码，特别是文件系统相关部分。本文件系统为用户提供命令行界面，基本功能模块包括用户界面模块、文件打开表管理模块、系统访问管理模块、系统盘块管理模块、高速缓存管理模块、设备驱动模块等，可跨平台运行。所有工作由一人独立完成。

模块说明

• DeviceDriver：设备驱动模块，直接负责磁盘文件直接读写。
• BufferManager：高速缓存管理模块，主要负责管理系统中所有的缓存块，包括申请、释放、读写、清空一块缓存的功能函数接口，以及系统退出时刷新所有缓存块。
• FileSystem：系统盘块管理模块，主要负责对镜像文件的存储空间管理，包括SuperBlock空间占用、DiskINode空间分布、数据块区空间分布的管理。需要提供分配、回收DiskINode节点、数据块节点以及格式化磁盘文件的接口。
• FileManager：系统文件操作功能实现模块，主要封装文件系统中对文件处理的操作过程，负责对文件系统访问的具体细节。包括打开文件、创建文件、关闭文件、Seek文件指针、读取文件、写入文件、删除文件等系统功能实现。
• OpenFileManager：打开文件管理模块，负责对打开文件的管理，为用户打开文件建立数据结构之间的勾连关系，为用户提供直接操作文件的文件描述符接口。
• User：用户操作接口模块，主要将用户的界面执行命令转化为对相应函数的调用，同时对输出进行处理，也包含检查用户输入的正确性与合法性。

详细设计

• 见文档

使用说明

项目结构

[user@sdn os]$ tree
.
|-- Buffer.cpp
|-- Buffer.h
|-- BufferManager.cpp
|-- BufferManager.h
|-- DeviceDriver.cpp
|-- DeviceDriver.h
|-- file11-100000.txt
|-- file1-2000.txt
|-- File.cpp
|-- File.h
|-- FileManager.cpp
|-- FileManager.h
|-- FileSystem.cpp
|-- FileSystem.h
|-- INode.cpp
|-- INode.h
|-- main.cpp
|-- Makefile
|-- OpenFileManager.cpp
|-- OpenFileManager.h
|-- readOut1.txt
|-- User.cpp
|-- User.h
|-- Utility.cpp
`-- Utility.h

0 directories, 25 files

编译方法

可以将源程序放在集成环境下编译，也可利用GNU编译工具，通过写好的Makefile进行编译，make如下：

[user@sdn os]$ make
g++ -std=c++11 -w -c -o main.o main.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o Buffer.o Buffer.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o BufferManager.o BufferManager.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o DeviceDriver.o DeviceDriver.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o File.o File.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o FileManager.o FileManager.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o FileSystem.o FileSystem.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o INode.o INode.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o OpenFileManager.o OpenFileManager.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o User.o User.cpp
g++ -std=c++11 -w -c -o Utility.o Utility.cpp
g++ -o unix-fs main.o Buffer.o BufferManager.o DeviceDriver.o File.o FileManager.o FileSystem.o INode.o OpenFileManager.o User.o Utility.o

运行说明

在Windows下直接点击生成的exe文件执行，在Linux平台直接./unix-fs即可运行。运行界面为控制台的命令行方式，命令较为简单，通俗易懂，初始界面如下：

++++++++++++++++++++ Unix文件系统模拟 ++++++++++++++++++++
Command       :  man -显示在线帮助手册 
Description   :  帮助用户使用相应命令 
Usage         :  man [命令] 
Parameter     :  [命令] 如下：  
                 man          :  手册 
                 fformat      :  格式化 
                 exit         :  正确退出 
                 mkdir        :  新建目录 
                 cd           :  改变目录 
                 ls           :  列出目录及文件 
                 create       :  新建文件 
                 delete       :  删除文件 
                 open         :  打开文件 
                 close        :  关闭文件 
                 seek         :  移动读写指针 
                 write        :  写入文件 
                 read         :  读取文件 
                 at|autoTest  :  自动测试 
Usage Demo    :  man mkdir

若对任何命令有不太清楚的地方，可直接man [Command]查看详细说明，以read命令为例：

[unix-fs / ]$ man read
Command       :  read -读取文件 
Description   :  类Unix|Linux函数read，从一个已经打开的文件中读取。若出现错误，会有相应错误提示! 
Usage         :  read <file descriptor> [-o <OutFileName>] <size> 
Parameter     :  <file descriptor> open返回的文件描述符 
                 [-o <OutFileName>] -o 指定输出方式为文件，文件名为 <OutFileName> 默认为shell 
                 <size> 指定读取字节数，大小为 <size> 
Usage Demo    :  read 1 -o OutFileName 123 
                 read 1 123 
Error Avoided :  文件描述符不存在或超出范围，未正确指定参数

正确退出： 若要退出程序，最好通过exit命令。此时正常退出会调用析构函数。若有在内存中未更新到磁盘上的缓存会及时更新，保证正确性。若点 击窗口关闭按钮，属于给当前程序发信号强制退出，不会调用析构函 数，未写回部分信息，再次启动时可能出现错误!

格式化： 格式化命令为fformat，运行命令后系统会进行文件系统格式化，然后正常退出，再次进入时为初始环境。