操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院： 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 提交日期： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋驹O(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，其中涉及進(jìn)程編程、I/O操作、存儲(chǔ)管理、文件系統(tǒng)等操作系統(tǒng)概念。二、 實(shí)驗(yàn)要求在任一OS下，建立一個(gè)大文件，把它假象成一張盤，在其中實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬Linux文件系統(tǒng)。具體見附表三、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境Windows、VC三、實(shí)驗(yàn)思想1、整體思路實(shí)驗(yàn)可分為三個(gè)大模塊:文件組織結(jié)構(gòu)、目錄結(jié)構(gòu)、磁盤空間管理。編寫時(shí)，先定義重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，整理好各個(gè)模塊的思路，列出程序清單。接著編寫一些對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行基本操作的函數(shù)，然后利用這些函數(shù)實(shí)現(xiàn)各種功能。2、盤塊大概分布（分了128塊，每塊64字節(jié)）盤塊0123456.....127用途 FAT表FAT表根目錄目錄數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)......數(shù)據(jù)盤塊與盤塊之間的鏈接，是利用FAT表項(xiàng)，（使用數(shù)組結(jié)構(gòu)），并用它記錄了所有盤塊的使用信息。優(yōu)點(diǎn)：可以利用FAT信息，迅速查找、打開各個(gè)目錄，進(jìn)行創(chuàng)建、修改文件。3、目錄組成為了簡(jiǎn)單，構(gòu)思目錄時(shí)，每個(gè)目錄只有8字節(jié)，每盤存放最多8個(gè)目錄。其中，目錄名、文件名最多只能為3字節(jié)，如果是文件的話，類型名也最多為2字節(jié)。區(qū)分目錄名和文件名的方法是：設(shè)計(jì)一個(gè)屬性項(xiàng)（1個(gè)字節(jié)），為8時(shí)表示純目錄，為4時(shí)表示文件目錄。具體分布如下圖：用途目錄名或文件名文件類型屬性文件起始盤塊文件長(zhǎng)度大小3（字節(jié)） 2 11 1優(yōu)點(diǎn)：屬性可以區(qū)分純目錄、文件目錄；文件起始盤塊可以記錄文件的存放位置；文件長(zhǎng)度,，在讀文件時(shí)控制指針，是否到了文件末尾。缺點(diǎn)：為了簡(jiǎn)單，對(duì)文件名、目錄名、類型名都作了限制。最大分別為：3,3,2字節(jié)。說明：調(diào)試時(shí)，目錄名、文件名、類型名一定不能超過限制，否則出現(xiàn)非預(yù)期的結(jié)果4、FAT、磁盤管理實(shí)驗(yàn)中，將磁盤分為128塊，每塊大小64字節(jié)。為了方便對(duì)空間管理，利用教材提到的方法，把每塊的塊號(hào)（指針）提取出來，形成FAT表：盤塊01234567。。。下一盤塊-1-149078-1若某文件的一個(gè)盤塊號(hào)為i，則這個(gè)文件的下一個(gè)盤塊為表中的第i項(xiàng)，其中0表示此盤塊空閑，-1表示結(jié)束。另一個(gè)重要的表是已打開文件表，用來記錄打開或建立的內(nèi)容，表如下:文件路徑名文件屬性起始盤文件長(zhǎng)度讀指針寫指針塊號(hào)塊內(nèi)地址塊號(hào)塊內(nèi)地址5、重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用戶結(jié)構(gòu)：typedefstruct//用戶定義{Intuid；charname[20];charpassword[20];}user;目錄結(jié)構(gòu)：typedefstruct//定義目錄結(jié)構(gòu){charname[3];//文件或目錄名為了簡(jiǎn)單只是取3字節(jié)chartype[2];//文件類型名charattribute;//屬性charaddress;//文件或目錄的起始盤塊號(hào)charlength;//文件長(zhǎng)度，為了簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)是用盤塊為單位}content; //定義為目錄結(jié)構(gòu)打開文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：typedefstructintdnum;//磁盤塊的塊號(hào)intbnum;//塊內(nèi)的第幾個(gè)字節(jié)}pointer;//讀寫指針結(jié)構(gòu)#definen5 〃定義打開文件的最大個(gè)數(shù)；打開文件表項(xiàng)結(jié)構(gòu)：typedefstruct{charname[20];//模擬絕對(duì)路徑charattribute;//文件屬性1個(gè)字節(jié)intnumber;//文件的起始盤的塊號(hào)intlength;//文件長(zhǎng)度，字節(jié)為單位intflag;//操作類型 “0”以讀方式打開 “1”以寫方式打開pointerread,write;//讀寫指針}OFILE;//已經(jīng)打開文件表項(xiàng)的定義struct{OFILEfile[n];//已經(jīng)打開文件表intlength;//表中文件的數(shù)量；}openfile;//表的定義這里定義了一個(gè)本次實(shí)驗(yàn)中最為重要的結(jié)構(gòu)：打開文件項(xiàng)結(jié)構(gòu)，它記錄了所有打開文件的信息，各種操作，如newfile、read_file、wirte_file等都是通過該文件項(xiàng)表來記錄讀寫指針的，同時(shí)它還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)三中的對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行管理功能。6、 編寫基本函數(shù)時(shí)按照上面的思想，會(huì)變得比較簡(jiǎn)單。7、 主要算法為了簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)時(shí)主要的算法，都是建立在數(shù)組的基礎(chǔ)上，所以比較簡(jiǎn)單。例如:search（），查找目錄時(shí)，使用到了樹的結(jié)構(gòu)，利用遞歸，遍歷目錄樹。其他基本是使用鏈表的方法。8、 由于初始設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到界面，有些功能參數(shù)，沒有模仿LINUX：copy、md、dir說明如下：dir，不帶參數(shù)時(shí)表示顯示當(dāng)前目錄，帶時(shí)顯示給出目錄；copy，要按提示選擇內(nèi)部或外部復(fù)制；md，按提示選擇時(shí)在當(dāng)前目錄創(chuàng)建或絕對(duì)路徑創(chuàng)建，選擇當(dāng)前目錄時(shí)，不能帶‘/‘

四、重要函數(shù)流程圖和思路(包括優(yōu)缺點(diǎn))1、allocate。2、search(char*name,intflag,int*dnum,int*bnum)查找路徑名為name的文件或目錄，返回該目錄的起始盤的塊號(hào)，該函數(shù)是各種操作時(shí)用于檢查路徑是否存在，是否重復(fù)，還可以通過dnum，bnum返回查找路徑的盤塊和盤塊內(nèi)的地址，從而可以打開其所在的目錄，進(jìn)行讀寫操作。流程圖如下：查找絕對(duì)路徑名name

3、建立文件首先，根據(jù)文件路徑名查找，如果父目錄不存在，建立文件失敗；如果存在，查看是否重名，如果有，給出提示，建立失敗；否則，為文件建立文件目錄，分配盤塊，填寫目錄和表項(xiàng)。流程圖：44、main()流程圖：登陸 T 信息正確?Y5、同理，其他的函數(shù)只要理清思路，畫出流程圖，寫起來就比較簡(jiǎn)單了。結(jié)束初始化5、同理，其他的函數(shù)只要理清思路，畫出流程圖，寫起來就比較簡(jiǎn)單了。結(jié)束五、各功能調(diào)試說明和運(yùn)行結(jié)果說明：注意測(cè)試時(shí)文件名、目錄名最大為3字節(jié)，類型名最多2字節(jié)（設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定），否則出錯(cuò)；同時(shí)，剛登陸時(shí)文件目錄為空。1、登陸默認(rèn)帳號(hào)：2006pwd:123456或者2007123456界面如下：gfilesysucleone-succeed.loginaidpiM=123456eimd-isk<liost>■帳號(hào)信息錯(cuò)誤時(shí)重新登陸2、info功能：顯示整個(gè)系統(tǒng)信息，只顯示FAT表和目錄內(nèi)容結(jié)果FfiT:冒堪： Q1 234567下一埃號(hào)：-1-1-109e09目錄：名禰擴(kuò)展名花始思義長(zhǎng)度/21<none>siridislc^Chmst■■ 3、md在指定路徑或當(dāng)前路徑下創(chuàng)建指定目錄。重名時(shí)給出錯(cuò)信息。輸入路徑時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示是當(dāng)前目錄下還是在絕對(duì)路徑下建立目錄兩種情況分別運(yùn)行如下：

simdisk<host>Zjia《1一currentcontent.2-griuepath〉?2simdisk<host>:ndjia(1—currentcontent.2—giuepath〉?i經(jīng)存在Isimdisk<liost>=.說明：當(dāng)在當(dāng)前目錄建立目錄時(shí)，不用加‘/’。第二次建立“jia”時(shí)提示“目錄已經(jīng)存在”是因?yàn)榈谝淮蝝d/jia時(shí)已經(jīng)建立了該目錄。<host>：dii*起始璽塊長(zhǎng)度1<host>：dii*起始璽塊長(zhǎng)度10minidiskM稱/Ljiapimdisk說明剛才創(chuàng)建成功!4、rd刪除指定目錄測(cè)試時(shí)刪除剛才創(chuàng)建的目錄eindis^Sliest>:rd/*jiaeindis^Sliest>:dir臨稱擴(kuò)展名起始盤堤長(zhǎng)度/ 《無》 2 1knone>bindish<host>:再運(yùn)行dir時(shí)目錄為空。5、 dir帶參數(shù)時(shí)為顯示給出的絕對(duì)路徑不帶參數(shù)顯示為當(dāng)前路徑。測(cè)試如上6、 newfile建立新文件，同時(shí)可以寫文件運(yùn)行：imdi?kOiost>:neuf±LeZjiaappttribute<9-jusCread,3-peadfofsystem,4-readand^rlte>=?4pits:ianastudentimdisk<host>:cat/jia.wamastudent：TOC\o"1-5"\h\zimclisk ：dii*勺稱擴(kuò)展名色始煮塊勺裳/ 2 1i_a pp 4 1測(cè)試時(shí)，寫入Iamastudent檢查時(shí)運(yùn)行cat/jia.pp 顯示剛創(chuàng)建的文件內(nèi)容還可以運(yùn)行dir來檢查目錄

7、del刪除指定路徑的文件刪除剛才建立的文件simdisk<host>:del/jia.ppsimdisk<host>:cat/jia.pp忤件不存在！!simdisl;《host〉再運(yùn)行cat/jia.pp時(shí)，文件已經(jīng)不存在，說明刪除成功！8、 Copy拷貝文件，除支持模擬Linux文件系統(tǒng)內(nèi)部的文件拷貝外，還支持host文件系統(tǒng)與模擬Linux文件系統(tǒng)間的文件拷貝先運(yùn)行insidecopyeimdisk<host>:new￡ileZjiaBkk<0—JustI'ccid,3~rcadfor^^rst^rri.4-rertdand s?4write：iloveyousimdisk<host>:copy<1-insidecopy,2-outsidecopy?>1<ccpyfpnm?/Jia-kl<copytoFiiB^path.ereatnewfile.…易制成功?!Eimdisk<host>:cat/liu.kkilove9(mhimdisk>=首先建立新文件/jia.kk然后復(fù)制到/liu.kk再運(yùn)行cat/liu.kk檢查是否復(fù)制成功feindis^<hast>:cop^feindis^<hast>:cop^<1-insidecopy,2—outsidecopy?>2copyfrom?test.txtcopyto?/uei.kk復(fù)制成珈Icindisk<hast>:catZijei.kKiloueyoupindisk<hQst>d其中測(cè)試外部文件已經(jīng)放在當(dāng)前路徑test.txt中說明：實(shí)驗(yàn)時(shí)為了簡(jiǎn)單，只考慮目標(biāo)文件為新文件的情況，其他情況并未考慮。9、cd改變當(dāng)前目錄gindisk<host>:checl^checkinc(...finish.gindisk<host>:.11、退出simdisk<host>:exit(joodbise?..See(Jeunexttime.pleaseturnofftheswitchPressankeytocontinueH設(shè)計(jì)二1、 基本思路設(shè)計(jì)二是在設(shè)計(jì)一的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)shell主進(jìn)程，接到命令時(shí)，創(chuàng)建后臺(tái)進(jìn)程，處理命令。為了看到測(cè)試結(jié)果，創(chuàng)建后臺(tái)進(jìn)程時(shí)會(huì)出現(xiàn)其窗口，這時(shí)，shell進(jìn)程可以繼續(xù)接受命令，然后再創(chuàng)建新的進(jìn)程。2、 設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮子進(jìn)程向shell進(jìn)程回傳數(shù)據(jù)，只是一個(gè)簡(jiǎn)單的shell。3、 流程圖| ?主進(jìn)程N(yùn) 是否有新命令4、本設(shè)計(jì)時(shí)主要時(shí)利用了內(nèi)存映射文件來實(shí)現(xiàn)shell進(jìn)程與后臺(tái)模擬文件系統(tǒng)進(jìn)程之間的通信，其中映射由shell進(jìn)程來建立。主要函數(shù)：CreateFileMapping()、建立映射OpenFileMapping()打開映射，把共享內(nèi)存映射到自己進(jìn)程地址中來MapViewOfFile()映射對(duì)象的一個(gè)視圖UnmapViewOfFile()解除映射5、運(yùn)行結(jié)果:此時(shí)shell還可以繼續(xù)接受新的命令c<C:documentsand5ettings\Administrator\^面、設(shè)計(jì)此時(shí)shell還可以繼續(xù)接受新的命令c<C:documentsand5ettings\Administrator\^面、設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)ZL\[jebug\system.exeTiixsisthebdickprocess.waitinjtheconmand...receivedconma.ndTiixsisthebdickprocess.waitinjtheconmand...receivedconma.nd:info<=T展無-擴(kuò)<號(hào)T坦二靈稱Fft<=T展無-擴(kuò)<號(hào)T坦二靈稱Fft盤下日名/-1-i起始盤快23 4 5 6?9 Q 0 & @長(zhǎng)度1Fimsh.6、缺點(diǎn)：未考慮數(shù)據(jù)的回傳。設(shè)計(jì)三1、2、3、1、2、3、4、按鍵結(jié)束第一個(gè)進(jìn)程，第二個(gè)進(jìn)程開始運(yùn)行函Design3hisisthebackprocess.waitingthecomriEincl...receiuedcommand:dir昏弟擴(kuò)展名 起始盤塊長(zhǎng)度z <X> 2 1kncne>思路在模擬文件系統(tǒng)中建立一個(gè)臨界區(qū)，然后對(duì)其操作即可。為了體現(xiàn)“共享讀，互斥寫”要求，主進(jìn)程連續(xù)創(chuàng)建了三個(gè)子進(jìn)程對(duì)模擬文件系統(tǒng)進(jìn)行訪問，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程對(duì)共享區(qū)訪問時(shí)，其他進(jìn)程等待，按提示結(jié)束該進(jìn)程后，另外一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入共享區(qū)。所有到的主要函數(shù)CRITICAL_SECTIONg;//建立臨界區(qū)對(duì)象InitializeCriticalSection(&g);//初始化對(duì)象EnterCriticalSection(&g)//進(jìn)入臨界區(qū)LeaveCriticalSection(&g)//退出臨界區(qū)DeleteCriticalSection(&g)//刪除臨界區(qū)測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)主要在主進(jìn)程的界面顯示。運(yùn)行結(jié)果：第一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行kinish.fenteranychaptDexit.主進(jìn)程信息如下:實(shí)驗(yàn)小結(jié)附表：具體實(shí)驗(yàn)要求操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，其中涉及進(jìn)程編程、I/O操作、存儲(chǔ)管理、文件系統(tǒng)等操作系統(tǒng)概念。課程設(shè)計(jì)要求（1） 對(duì)進(jìn)行認(rèn)真分析，列出實(shí)驗(yàn)具體步驟，寫出符合題目要求的程序清單，準(zhǔn)備出調(diào)試程序使用的數(shù)據(jù)。（2） 以完整的作業(yè)包的形式提交原始代碼、設(shè)計(jì)文檔和可運(yùn)行程序。提交的光盤應(yīng)當(dāng)包括：設(shè)計(jì)題目，程序清單，運(yùn)行結(jié)果分析，所選取的算法及其優(yōu)缺點(diǎn)，以及通過上機(jī)取得了哪些經(jīng)驗(yàn)。程序清單要求格式規(guī)范，注意加注釋（包含關(guān)鍵字、方法、變量等,）在每個(gè)模塊前加注釋，注釋不得少于20%。課程設(shè)計(jì)要求同時(shí)上交打印文檔，設(shè)計(jì)報(bào)告包括設(shè)計(jì)題目，算法分析,關(guān)鍵代碼及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明，運(yùn)行結(jié)果分析以及上機(jī)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。設(shè)計(jì)一：設(shè)計(jì)任務(wù)：模擬Linux文件系統(tǒng)在任一OS下，建立一個(gè)大文件，把它假象成一張盤，在其中實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬Linux文件系統(tǒng)。在現(xiàn)有機(jī)器硬盤上開辟100M的硬盤空間，作為設(shè)定的硬盤空間。編寫一管理程序simdisk對(duì)此空間進(jìn)行管理，以模擬Linux文件系統(tǒng)，要求：盤塊大小1k空閑盤塊的管理：Linux位圖法結(jié)構(gòu)：超級(jí)塊,i結(jié)點(diǎn)區(qū)，根目錄區(qū)該simdisk管理程序的功能要求如下：⑴info:顯示整個(gè)系統(tǒng)信息(參考Linux文件系統(tǒng)的系統(tǒng)信息)，文件可以根據(jù)用戶進(jìn)行讀寫保護(hù)。目錄名和文件名支持全路徑名和相對(duì)路徑名，路徑名各分量間用“/”隔開。cd…：改變目錄：改變當(dāng)前工作目錄，目錄不存在時(shí)給出出錯(cuò)信息。dir…：顯示目錄：顯示指定目錄下或當(dāng)前目錄下的信息，包括文件名、物理地址、保護(hù)碼、文件長(zhǎng)度、子目錄等(帶/s參數(shù)的dir命令，顯示所有子目錄)。md…：創(chuàng)建目錄：在指定路徑或當(dāng)前路徑下創(chuàng)建指定目錄。重名時(shí)給出錯(cuò)信息。rd..?:刪除目錄：刪除指定目錄下所有文件和子目錄。要?jiǎng)h目錄不空時(shí)，要給出提示是否要?jiǎng)h除。newfile...:建立文件。(content)cat...:打開文件。(content)copy..?:拷貝文件，除支持模擬Linux文件系統(tǒng)內(nèi)部的文件拷貝外，還支持host文件系統(tǒng)與模擬Linux文件系統(tǒng)間的文件拷貝，host文件系統(tǒng)的文件命名