C语言实现简易UNIX文件系统模拟
#include 'stdio.h'
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <string.h>
int physic[300]; // 文件地址缓冲区，用于存储文件的物理地址
int style=1; // 文件的类型，1表示文本文件，2表示二进制文件
char cur_dir[10]='c'; // 当前目录，初始值为'c'
struct command // 命令结构体
{
char com[10]; // 命令名称
}cmd[12];
struct block // 盘块结构体，用于模拟磁盘的存储空间
{
int n; // 空闲的盘块的个数
int free[50]; // 存放空闲盘块的地址
int a; // 模拟盘块是否被占用，0表示未被占用，1表示被占用
}memory[200];
struct block_super // 超级块结构体，用于存储空闲盘块的信息
{
int n; // 空闲的盘块的个数
int free[50]; // 存放进入栈中的空闲块
int stack[50]; // 存放下一组空闲盘块的地址
}super_block;
struct node // i结点结构体，用于存储文件的相关信息
{
int file_style; // i结点文件类型，1表示文本文件，2表示二进制文件
int file_length; // i结点文件长度，即文件占用的盘块数
int file_address[100]; // i结点文件的物理地址，即文件所占用的盘块的地址
} i_node[64];
struct dir // 目录项结构体，用于存储文件的目录信息
{
char file_name[10]; // 文件名
int i_num; // 文件的结点号
char dir_name[10]; // 文件所在的目录
} c[64];
void format() // 格式化函数，用于初始化文件系统
{
int i,j,k;
super_block.n=50; // 超级块中空闲盘块的个数初始值为50
for(i=0;i<50;i++) // 初始化超级块
{
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;i<64;i++) // 初始化i结点信息
{
for(j=0;j<100;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;i<64;i++) // 初始化根目录区信息
{
strcpy(c[i].file_name,''); // 文件名
c[i].i_num=-1; // 文件的结点号
strcpy(c[i].dir_name,''); // 文件所在的目录
}
for(i=0;i<200;i++) // 初始化存储空间
{
memory[i].n=0; // 必须有这个
memory[i].a=0;
for(j=0;j<50;j++)
{
memory[i].free[j]=-1; // 存放空闲盘块的地址
}
}
for(i=0;i<200;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) // 每50个盘块为一组
{
k=i+1;
for(j=0;j<50;j++)
{
if(k<200)
{
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;j<50;j++)
{
memory[i].free[j]=-1;
}
memory[i].n=0;
}
printf('已经初始化完毕\n');
printf('欢迎进入UNIX文件模拟系统！！！\n\n');
}
void write_file(FILE *fp) /* 将信息读入系统文件中 */
{
int i;
fp=fopen('system','wb'); // 打开名为system的二进制文件，以写入方式打开
for(i=0;i<200;i++) // 循环200次，将内存中的200个块写入文件
{
fwrite(&memory[i],sizeof(struct block),1,fp); // 将内存中的一个块写入文件，每次写入一个块的大小
}
fwrite(&super_block,sizeof(struct block_super),1,fp); // 将超级块写入文件
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，将i节点写入文件
{
fwrite(&i_node[i],sizeof(struct node),1,fp); // 将一个i节点写入文件，每次写入一个i节点的大小
}
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，将目录项写入文件
{
fwrite(&c[i],sizeof(struct dir),1,fp); // 将一个目录项写入文件，每次写入一个目录项的大小
}
fclose(fp); // 关闭文件
}
void read_file(FILE *fp) /* 读出系统文件的信息 */
{
int i;
fp=fopen('system','rb'); // 打开名为system的二进制文件，以读取方式打开
for(i=0;i<200;i++) // 循环200次，将文件中的200个块读入内存
{
fread(&memory[i],sizeof(struct block),1,fp); // 从文件中读取一个块，每次读取一个块的大小
}
fread(&super_block,sizeof(struct block_super),1,fp); // 从文件中读取超级块
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，将i节点读入内存
{
fread(&i_node[i],sizeof(struct node),1,fp); // 从文件中读取一个i节点，每次读取一个i节点的大小
}
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，将目录项读入内存
{
fread(&c[i],sizeof(struct dir),1,fp); // 从文件中读取一个目录项，每次读取一个目录项的大小
}
fclose(fp); // 关闭文件
}
void callback(int length) /* 回收磁盘空间 */
{
int i,j,k,m,q=0;
for(i=length-1;i>=0;i--) // 循环length次，回收length个盘块
{
k=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 m=-1;的值 */
{ /* super_block.n==50的时候栈满了，要将这个栈中的所有地址信息写进下一个地址中 */
for(j=0;j<50;j++) // 循环50次，将栈中的50个盘块号写入下一个文件地址中
{
memory[k].free[j]=super_block.free[j]; // 将栈中的盘块号写入下一个文件地址中
}
super_block.n=0; // 栈中的盘块号已经全部写入下一个文件地址中，将栈中盘块数清零
memory[k].n=50; // 将下一个文件地址中的盘块数设置为50
}
memory[k].a=0; // 将要回收的盘块标记为未使用
if(m==-1)
{
m=49; /* 将下一个文件地址中的盘块号回收到栈底中，这个地址中存放着刚才满栈的地址
信息 */
}
super_block.free[m]=physic[i]; /* 将下一个文件地址中的盘块号回收到栈中 */
super_block.n++; // 栈中的盘块数加1
}
}
void allot(int length) /* 分配空间 */
{
int i,j,k,m,p;
for(i=0;i<length;i++) // 循环length次，分配length个盘块
{
k=50-super_block.n; /* 超级块中表示空闲块的指针 */
m=super_block.free[k]; /* 栈中的相应盘块的地址 */
p=super_block.free[49]; /* 栈中的最后一个盘块指向的地址 */
if(m==-1||memory[p].a==1) /* 检测是否还有下一组盘块 */
{
printf('内存不足,不能够分配空间\n'); // 输出错误信息
callback(length); // 回收已经分配的盘块
break; // 跳出循环
}
if(super_block.n==1)
{
memory[m].a=1; /* 将最后一个盘块分配掉 */
physic[i]=m;
super_block.n=0;
for(j=0;j<memory[m].n;j++) /* 从最后一个盘块中取出下一组盘块号写入栈中 */
{
super_block.free[j]=memory[m].free[j]; // 将下一组盘块号写入栈中
super_block.n++; // 栈中的盘块数加1
}
continue; /* 要跳过这次循环，下面的语句在IF中已经执行过 */
}
physic[i]=m; /* 栈中的相应盘块的地址写进 文件地址缓冲区 */
memory[m].a=1; // 将分配的盘块标记为已使用
super_block.n--; // 栈中的盘块数减1
}
}
void create_file(char filename[],int length) /* 创建文件 */
{
int i,j;
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，查找是否有同名文件
{
if(strcmp(filename,c[i].file_name)==0) // 如果找到同名文件
{
printf('文件已经存在，不允许建立重名的文件\n'); // 输出错误信息
return; // 返回
}
}
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，查找空闲的目录项
{
if(c[i].i_num==-1) // 如果找到空闲的目录项
{
c[i].i_num=i; // 将目录项的i节点号设置为i
strcpy(c[i].file_name,filename); // 将文件名写入目录项
strcpy(c[i].dir_name,cur_dir); // 将当前目录名写入目录项
i_node[i].file_style=style; // 将文件类型写入i节点
i_node[i].file_length=length; // 将文件长度写入i节点
allot(length); // 分配盘块
for(j=0;j<length;j++) // 循环length次，将盘块号写入i节点
{
i_node[i].file_address[j]=physic[j];
}
break; // 跳出循环
}
}
}
void create_dir(char filename[]) /* 创建目录 */
{
style=0; /* 0代表文件类型是目录文件 */
create_file(filename,4); // 创建文件，长度为4
style=1; /* 用完恢复初值，因为全局变量，否则 */
}
void show_dir() /* 显示目录内容 */
{
int i,j,k;
printf('\n当前目录为：/%s\n',cur_dir); // 输出当前目录名
printf('\n文件名\t文件类型\t文件长度\n');
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，查找当前目录下的文件
{
if(strcmp(cur_dir,c[i].dir_name)==0) // 如果找到当前目录下的文件
{
printf('%s\t',c[i].file_name); // 输出文件名
if(i_node[c[i].i_num].file_style==1) // 如果文件类型为文本文件
{
printf('txt\t\t'); // 输出文件类型
}
else
{
printf('bin\t\t');
}
printf('%d\n',i_node[c[i].i_num].file_length); // 输出文件长度
}
}
printf('\n');
}
void delete_file(char filename[]) /* 删除文件 */
{
int i,j,k,length;
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，查找要删除的文件
{
if(strcmp(filename,c[i].file_name)==0&&strcmp(cur_dir,c[i].dir_name)==0) // 如果找到要删除的文件
{
length=i_node[c[i].i_num].file_length; // 获取文件长度
callback(length); // 回收磁盘空间
for(j=0;j<100;j++) // 循环100次，将i节点中的文件地址清零
{
i_node[c[i].i_num].file_address[j]=-1;
}
i_node[c[i].i_num].file_length=-1; // 将i节点中的文件长度清零
i_node[c[i].i_num].file_style=-1; // 将i节点中的文件类型清零
strcpy(c[i].file_name,''); // 将目录项中的文件名清零
c[i].i_num=-1; // 将目录项中的i节点号清零
break; // 跳出循环
}
}
}
void delete_dir(char filename[]) /* 删除目录 */
{
int i,j,k,length;
for(i=0;i<64;i++) // 循环64次，查找要删除的目录
{
if(strcmp(filename,c[i].file_name)==0&&strcmp(cur_dir,c[i].dir_name)==0&&i_node[c[i].i_num].file_style==0) // 如果找到要删除的目录
{
for(j=0;j<64;j++) // 循环64次，查找要删除的目录下的文件
{
if(strcmp(c[j].dir_name,filename)==0) // 如果找到要删除的目录下的文件
{
length=i_node[c[j].i_num].file_length; // 获取文件长度
callback(length); // 回收磁盘空间
for(k=0;k<100;k++) // 循环100次，将i节点中的文件地址清零
{
i_node[c[j].i_num].file_address[k]=-1;
}
i_node[c[j].i_num].file_length=-1; // 将i节点中的文件长度清零
i_node[c[j].i_num].file_style=-1; // 将i节点中的文件类型清零
strcpy(c[j].file_name,''); // 将目录项中的文件名清零
c[j].i_num=-1; // 将目录项中的i节点号清零
}
}
length=i_node[c[i].i_num].file_length; // 获取目录文件长度
callback(length); // 回收磁盘空间
for(j=0;j<100;j++) // 循环100次，将i节点中的文件地址清零
{
i_node[c[i].i_num].file_address[j]=-1;
}
i_node[c[i].i_num].file_length=-1; // 将i节点中的文件长度清零
i_node[c[i].i_num].file_style=-1;
}
}
}
int main()
{
FILE *fp;
format();
read_file(fp);
while(1)
{
printf('请输入命令：');
scanf('%s',cmd[0].com);
if(strcmp(cmd[0].com,'create')==0)
{
printf('请输入文件名：');
scanf('%s',cmd[1].com);
printf('请输入文件类型：1表示文本文件，2表示二进制文件');
scanf('%d',&style);
printf('请输入文件长度：');
scanf('%d',&cmd[2].com[0]);
create_file(cmd[1].com,cmd[2].com[0]);
}
if(strcmp(cmd[0].com,'show')==0)
{
show_dir();
}
if(strcmp(cmd[0].com,'delete')==0)
{
printf('请输入要删除的文件名：');
scanf('%s',cmd[1].com);
delete_file(cmd[1].com);
}
if(strcmp(cmd[0].com,'mkdir')==0)
{
printf('请输入要创建的目录名：');
scanf('%s',cmd[1].com);
create_dir(cmd[1].com);
}
if(strcmp(cmd[0].com,'rmdir')==0)
{
printf('请输入要删除的目录名：');
scanf('%s',cmd[1].com);
delete_dir(cmd[1].com);
}
write_file(fp);
}
return 0;
}
代码功能:
- 格式化文件系统:
format()函数初始化文件系统，分配磁盘空间，并设置超级块、i节点和目录项的初始状态。 - 创建文件:
create_file()函数根据文件名、文件类型和文件长度创建文件，分配磁盘空间并将文件信息写入 i节点和目录项。 - 创建目录:
create_dir()函数创建目录，实际上是创建了一个特殊的文件，其类型为目录，长度为4。 - 显示目录内容:
show_dir()函数显示当前目录下的所有文件和目录信息。 - 删除文件:
delete_file()函数根据文件名删除文件，释放磁盘空间并将文件信息从 i节点和目录项中清除。 - 删除目录:
delete_dir()函数根据目录名删除目录，实际上是删除目录文件，并将目录下的所有文件和目录删除。
代码使用:
- 编译: 使用 C 语言编译器编译代码，例如 GCC 编译器：
gcc file_system.c -o file_system。 - 运行: 运行编译后的可执行文件
./file_system。 - 输入命令: 根据提示输入命令，例如
create file1 10创建一个名为 file1 的文本文件，长度为 10 个磁盘块。
注意:
- 该代码实现了一个简化的文件系统，只支持基本的文件操作，没有实现文件内容的读写功能。
- 磁盘空间分配算法简单，仅使用一个简单的栈结构来管理空闲盘块，没有考虑碎片问题。
- 代码中使用了一些硬编码的值，例如磁盘块大小、i节点个数等，可根据实际情况进行修改。
改进方向:
- 实现文件内容的读写功能。
- 使用更先进的磁盘空间分配算法，例如最佳适配算法或最坏适配算法。
- 增加用户权限管理功能。
- 使用更复杂的目录结构，支持多级目录。
- 实现文件系统镜像备份和恢复功能。
代码示例:
请输入命令： create file1 10
请输入文件类型：1表示文本文件，2表示二进制文件 1
请输入文件长度： 10
请输入命令： show
当前目录为：/c
文件名 文件类型 文件长度
file1 txt 10
请输入命令： delete file1
请输入命令： show
当前目录为：/c
文件名 文件类型 文件长度
请输入命令： mkdir dir1
请输入命令： show
当前目录为：/c
文件名 文件类型 文件长度
dir1 bin 4
请输入命令： rmdir dir1
请输入命令： show
当前目录为：/c
文件名 文件类型 文件长度
原文地址: https://www.cveoy.top/t/topic/f2r9 著作权归作者所有。请勿转载和采集!