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一、设计目的、意义

1.通过模拟文件系统的实现，深入理解操作系统中文件系统的理论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力。

2.意义：本文件系统采用多级目录,其中第一级对应于用户账号,第二级对应于用户账号下的文件，第三级对应文件夹下的文件，以此类推。另外,为了简单本文件系统未考虑文件共享、文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。

二、设计分析

用户登录

用户分为超级管理员、管理员和普通用户。超级管理员具有创建用户并设置权限的权限；

管理员与超级管理员权限基本相同。

建立文件

模拟文件系统进行“建立文件”的处理。

打开文件

约定操作类型与文件属性不符合和正处在“建立”状态的文件不允许打开。

关闭文件

对某个文件不需要再读或写的时候，用户应关闭该文件。

读文件

文件打开后可顺序读文件中的记录，读长度表示本次操作需读的记录个数。

写文件

执行写文件操作时要区分两种情况，第一种是在执行create后要求写，第二种是执行open后要求写。对第二种情况可认为用户要对一个已建立好的文件进行修改。一个文件可以分多次写，既可按记录顺序写也可随机写一个记录，采用顺序写时可省略记录号。

删除文件

把请求撤消的文件从拥护文件目录表中除名，收回该文件站用的存储区域。

文件列表

将目前本用户本路径的文件列出，并列出相关的属性。

结束

退出程序，返回原有操作系统。

三、方案分析

3.1 主要的数据结构

通过分析课程设计要求，具体设计出如下数据结构:

//用户类型定义

struct user
{char name[10];//用户名int pride;//用户权限，1为管理员，0为普通用户char pass[10];//用户密码
};

//定义空白区项

struct freeb
{int number;struct freeb * next;
};

//定义文件打开项

struct fileb
{int parent;//所在父节点char name[15];//文件名int pride;//读写权限，0只读，1读写int  rex;//读写状态，0为没有，1读2写struct fileb * next;
};

//定义文件索引项

struct findex
{char name[15];int number;int parent;char kind;struct findex * next;
};

//定义目录表项

struct dreitem
{char name[25];//目录或者文件名称int share; //共享数int parent;//上层目录int pride;//文件操作权限，0只读，1读写int empty;//是否是空闲块，0为空闲块，1为非空char kind;//类型，文件为f，文件夹为d
};

3.2：流程图

3.2.1主流程图：

3.2.2创建文件夹流程图：

3.2.3创建文件流程图：

3.2.4写文件流程图：

3.2.5进入文件函数流程图：

3.2.6读文件流程图：

3.2.7删除流程图：

四、功能模块实现

4.1 login 登陆：

用户输入用户名和密码，在user文件中查找是否有此用户，核对密码。正确则登陆成功，当前目录设定到当前用户文件夹下。

4.2 createuser()新建用户：

先根据提示输入用户名，再判断此用户名是否已存在，若存在则重新输入，若没有，则用户创建成功。函数结束。

4.3intlist()初始化空闲区链表以及文件索引链：

本函数在程序用运行后，对空闲区进行初始化。

4.4 newdrec（）新建目录：

输入参数为要建立的类型，f为文件，d为文件夹。并输入权限(0只读,1读写)。在创建目录时，并检测是否有重名的目录，若有则创建失败；没有重名的就在空闲区添加，否则，直接在文件中添加。

4.5 lsfile()列出当前路径下的文件：

查找当前目录下的各种文件并列举出来。

4.6 back()目录后退

检测当前是否处于根目录下，不是则返回到上一目录；若当前处于根目录下，则无法后退。

五、最终结果分析

1：磁盘格式化后进入登录界面

2：先用超级管理员登陆后显示帮助信息并创建用户

3用户登陆后并列出当前目录下的内容

4.打开文件

5.关闭文件

6，当前路径

六、设计体会

第一、操作系统这次课程设计让我学习到了很多计算机方面的知识，在一定程度上对以前的所学知识进一步加深，更让我有了一个系统的了解。操作系统是计算机的软件的系统的基础，具有一定平台性。掌握好这门课程对我们以后学习计算机知识有一个很大的帮助。

第二、本次课程设计让我明白了编写程序一定要动手去写代码，进行实际操作方可进取得一定性的进步，还要进行与组内人员之间的团结与协作。共同学习，共同克服困难，取得共同进步。

七、附录

源代码：


#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <process.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#define getb(type) (type*)malloc(sizeof(type))
using namespace std;
int usernowpride;//全局变量，当前用户类型
char usernowname[10];//全局变量，当前用户名
int nowlevel; //全局变量，当前目录层次
char usernowpath[200] = "\\\0"//用户类型定义
struct user
{char name[10];//用户名int pride;//用户权限，1为管理员，0为普通用户char pass[10];//用户密码
};//定义空白区项
struct freeb
{int number;struct freeb * next;
};struct freeb *fblk=NULL;//全局变量，系统空闲区链//定义文件打开项struct fileb
{int parent;//所在父节点char name[15];//文件名int pride;//读写权限，0只读，1读写int  rex;//读写状态，0为没有，1读2写struct fileb * next;
};struct fileb *flink=NULL;//全局变量，系统打开文件链//定义文件索引项
struct findex
{char name[15];int number;int parent;char kind;struct findex * next;
};struct findex *fidx=NULL;//全局变量，文件索引链//定义目录表项
struct dreitem
{char name[25];//目录或者文件名称int share; //共享数int parent;//上层目录int pride;//文件操作权限，0只读，1读写int empty;//是否是空闲块，0为空闲块，1为非空char kind;//类型，文件为f，目录为d
};#include"FSMain.h"//新建用户
bool createuser()
{struct user newuser;char name[10];char pass[10];int pride;if(usernowpride!=1){cout<<"当前用户没有新建用户的权限\n";return false;}FILE *fp;if((fp = fopen("user","ab+"))==NULL){cout<<"用户表打开失败\n";return false;}else{cout<<"请输入用户名:";cin>>name;if(strcmp(name,"root")==0){printf("Error:此为超级管理员\n");return false;}rewind(fp);while(!feof(fp)){fread(&newuser,sizeof(struct user),1,fp);if(strcmp(newuser.name,name)==0){cout<<"该用户名已经存在\n";fclose(fp);return false;}}cout<<"请输入用户密码:";cin>>pass;cout<<"请输入用户权限(0普通用户，1管理员):";cin>>pride;strcpy(newuser.name,name);strcpy(newuser.pass,pass);newuser.pride=pride;
//     FILE fpuser;//为新建用户建立用户目录文件if(!fopen(newuser.name,"ab+")){cout<<"用户创建失败\n";//如创建失败则把已经建立的用户目录删除char cmd[20] = "DEL ";strcat(cmd,newuser.name);system(cmd);fclose(fp);return false;}if(!fwrite(&newuser,sizeof(struct user),1,fp)){cout<<"创建失败\n";fclose(fp);return false;}else{cout<<"用户创建成功\n";fclose(fp);return true;}}
}//用户登陆bool login()
{char name[10];char pass[10];cout<<"\n\t\t\t○用户名:";cin>>name;cout<<"\t\t\t○密  码:";cin>>pass;if((strcmp("root",name)==0)&&(strcmp("123456",pass)==0))//管理员{usernowpride = 1;strcpy(usernowname,"root");return true;}FILE *fp=NULL;struct user actuser;if(!(fp=fopen("user","ab+"))){cout<<"Error:用户表错误\n";return false;}rewind(fp);while(!feof(fp)){fread(&actuser,sizeof(struct user),1,fp);if((strcmp(actuser.name,name)==0)&&(strcmp(actuser.pass,pass)==0)){usernowpride = actuser.pride;//记录当前用户的权限strcpy(usernowname,actuser.name);//记录当前用户的主路径nowlevel=-1;//记录当前目录层次fclose(fp);//设置路径if(strcmp(usernowpath,"\\")!=0)              //不是根目录就添加斜杠{strcat(usernowpath,"\\");}strcat(usernowpath,usernowname);return true;}}cout<<"Error:用户名或密码无效，请核对后再输入\n";fclose(fp);return false;}//初始化空闲区链表以及文件索引链void intlist(){//-----------------------------清空各链表fidx=NULL;fblk=NULL;//-----------------------------int i=0;struct dreitem dnow;FILE *fp;if(!(fp=fopen(usernowname,"rb"))){cout<<"Error:打开用户目录失败\n";return ;}else{int enp;int sp;fseek(fp,0,2);enp=ftell(fp);fseek(fp,0,0);sp=ftell(fp);if(sp==enp) return;while(!feof(fp)){fread(&dnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);if(dnow.empty==0){//把空闲区连到空闲链表中struct freeb *fb =getb(struct freeb);fb->number=i;fb->next=NULL;struct freeb *p=fblk;if(p==NULL){fblk=getb(struct freeb);fblk->next=fb;}else{while(p->next!=NULL){p=p->next;}p->next=fb;}}else{//建立索引表struct findex *fi =(struct findex*)malloc(sizeof(struct findex));strcpy(fi->name,dnow.name);fi->number=i;fi->kind=dnow.kind;fi->parent=dnow.parent;fi->next=NULL;struct findex *pi=fidx;if(pi==NULL){fidx=getb(struct findex);fidx->next=fi;}else{while(pi->next!=NULL){pi=pi->next;}pi->next=fi;}}i++;}fclose(fp);return ;}}//新建目录void newdrec(char ch)//输入参数为要建立的类型，f为文件，d为文件夹{struct dreitem dnow;char name[15];char pride;//权限，0只读，1读写int i;//记录空闲区区号bool cancrd = true;//用于判断是否有重名文件cout<<"请输入名字:";fflush(stdin);scanf("%s",&name);//判断是否已经存在相同名字的文件或者目录struct findex *fi=fidx;while(fi){if((strcmp(fi->name,name)==0)&&(fi->parent==nowlevel)&&(fi->kind==ch)){cout<<"Error:此文件或者目录已经存在\n";cancrd=false;break;}fi=fi->next;}if(!cancrd) return;cout<<"请输入权限(0只读,1读写):";cin>>pride;dnow.empty=0;strcpy(dnow.name,name);dnow.parent=nowlevel;if(pride=='0'){dnow.pride=0;}else{dnow.pride=1;}dnow.share=0;dnow.kind=ch;dnow.empty=1;FILE *fp;if(!(fp=fopen(usernowname,"rb+"))){cout<<"错误";return ;}else{if(fblk==NULL||fblk->next==NULL)       //空闲区没有就直接在文件添加{fseek(fp,0,2);fwrite(&dnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);cout<<"创建成功\n";fclose(fp);return;}else{struct freeb *p=fblk->next;//拿第一个空闲区来存放文件if(p!=NULL){//fblk=p->next;i = p->number;fblk->next=p->next;}free(p);fseek(fp,i*sizeof(struct dreitem),0);fwrite(&dnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);cout<<"创建成功\n";fclose(fp);return;}}}//列表当前路径下的文件void lsfile(){long ep;FILE *fp;struct dreitem drenow;fp=fopen(usernowname,"rb");fseek(fp,0,2);ep=ftell(fp);fseek(fp,0,0);cout<<"Name\tPride\tKind\tShare\tParent\n";while(ep!=ftell(fp)){fread(&drenow,sizeof(struct dreitem),1,fp);if(drenow.parent==nowlevel&&drenow.empty!=0){cout<<drenow.name<<"\t";cout<<drenow.pride<<"\t";cout<<drenow.kind<<"\t";cout<<drenow.share<<"\t";cout<<drenow.parent<<"\n";}}cout<<"文件列表结束\n";fclose(fp);}//目录后退bool back(){if(nowlevel==-1){cout<<"Error:当前已为用户根目录,无法再回退\n";return false;}char name[15];int i;i=nowlevel;struct dreitem drecnow;FILE *fp;fp=fopen(usernowname,"rb");fseek(fp,i*sizeof(struct dreitem),0);fread(&drecnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);fclose(fp);strcpy(name,drecnow.name);nowlevel=drecnow.parent;char cc;         //检测'\0'位置int ccidx=0;          //记录最好一个'\'位置int j=0;cc=usernowpath[j];while(cc!='\0'){j++;cc=usernowpath[j];if(cc=='\\'){ccidx=j;}}if(ccidx!=0){usernowpath[ccidx]='\0';}return true;}//进入路径bool path(char chpath[15]){struct dreitem drenow;char mypath[15];int i=0;strcpy(mypath,chpath);if(strcmp(mypath,"..")==0){if(back()){return true;}else{return false;}}FILE *fp;fp=fopen(usernowname,"rb");while(!feof(fp)){fread(&drenow,sizeof(struct dreitem),1,fp);if((strcmp(drenow.name,mypath)==0)&&(drenow.kind=='d')&&(drenow.parent==nowlevel)){nowlevel=i;fclose(fp);if(strcmp(usernowpath,"\\")!=0)              //不是根目录就添加斜杠{strcat(usernowpath,"\\");}strcat(usernowpath,mypath);return true;}i++;}fclose(fp);return false;}//进入路径完整版void intopath(){int tempnl=nowlevel;char tempunp[200];strcpy(tempunp,usernowpath);char wholepath[100];char name[15];cout<<"输入要进入的路径:";cin>>wholepath;int i=0;char cc=wholepath[i];while(cc!='\0'){int j=0;name[j]=cc;while(cc!='\0'&&cc!='\\'){name[j]=cc;j++;i++;cc=wholepath[i];}if(i!=0){name[j]='\0';if(!path(name)){cout<<"Error:路径输入错误，请核对\n";//如果路径错误，则还原nowlevel=tempnl;strcpy(usernowpath,tempunp);return;}}if(cc=='\0') break;i++;cc=wholepath[i];}}//删除文件,递归删除文件夹和文件夹里面的内容//删除文件bool remove(int p){bool isfind=false;int i=0;int temp=0;struct dreitem drecnow;FILE *fp;fp=fopen(usernowname,"rb+");long ep;fseek(fp,0,2);ep=ftell(fp);fseek(fp,0,0);while(ep!=ftell(fp)){fread(&drecnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);if(drecnow.parent==p){isfind=true;temp=p;remove(i);}i++;}if(!isfind){drecnow.empty=0;strcpy(drecnow.name,"    ");drecnow.parent=-1;fseek(fp,p*sizeof(struct dreitem),0);fwrite(&drecnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);fclose(fp);return true;}else{remove(temp);fclose(fp);return false;}}void del(){char name[15];cout<<"输入要删除的文件:";cin>>name;findex *fb=fidx;//用于索引表findex *fi;fileb *fob=flink;//用于已打开文件链表if(fb==NULL||fb->next==NULL)//搜索索引表{cout<<"Error:没有此文件\n";return;}bool isit=true;while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL){fi=fb;fb=fb->next;if((strcmp(fb->name,name)==0)&&(fb->parent==nowlevel)){isit=false;if(remove(fb->number)){fi->next=fb->next;free(fb);cout<<"该文件已被删除\n";return;}}}if(isit){cout<<"Error:没有此文件\n";}else{cout<<"该文件已被删除\n";}}//打开文件void openfile(){long ep;int i=0;FILE *fp;struct dreitem drenow;char name[15];cout<<"输入要打开的文件名:";cin>>name;struct fileb *fb=flink;while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL){fb=fb->next;if((strcmp(fb->name,name)==0)&&(fb->parent==nowlevel)){cout<<"Error:该文件已经打开\n";return;}}fp=fopen(usernowname,"rb");                       //可用索引节点fseek(fp,0,2);ep=ftell(fp);fseek(fp,0,0);while(ep!=ftell(fp)){fread(&drenow,sizeof(struct dreitem),1,fp);if((strcmp(drenow.name,name)==0)&&(drenow.parent==nowlevel)&&(drenow.kind=='f')){//添加到打开链表fileb *pb=getb(struct fileb);strcpy(pb->name,name);pb->parent=nowlevel;pb->next=NULL;pb->rex=0;pb->pride=drenow.pride;if(flink==NULL){flink=getb(struct fileb);flink->next=pb;}else{pb->next=flink->next;flink->next=pb;}cout<<"文件已经打开\n";fclose(fp);//这里是否要更新显示已打开链表return;}i++;}cout<<"Error:当前目录下无此文件，请核对\n";fclose(fp);}//显示当前打开文件列表void disfilelist(){if(flink==NULL||flink->next==NULL){cout<<"当前打开文件队列空\n";return;}else{cout<<"当前打开文件队列如下:(文件名|父节点|读写权限|读写状态)\n";fileb *fb=flink;while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL){fb=fb->next;printf("%s|%d|%d|%d->",fb->name,fb->parent,fb->pride,fb->rex);}cout<<"**\n";}}//关闭文件void closefile(){char name[15];cout<<"输入要关闭的文件:";cin>>name;if(flink==NULL||flink->next==NULL){cout<<"Error:该文件没有打开\n";return;}fileb *fb=flink;fileb *ffb=NULL;while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL){ffb=fb;fb=fb->next;if((strcmp(fb->name,name)==0)&&(fb->parent==nowlevel)){ffb->next=fb->next;free(fb);cout<<"文件已经关闭\n";return;}}cout<<"Error:当前路径下找不到你要关闭的文件，请确定文件名已经路径是否正确\n";}//读写文件，该文件必须先打开后才可以进行读写操作void rwfile(int ch)           //读写文件，输入1为读文件，输入2为写文件{char name[15];cout<<"要操作的文件名:";cin>>name;if(flink==NULL||flink->next==NULL){cout<<"Error:该文件尚未打开\n";                         //可以调用文件打开函数，以后先修改return;}fileb *fb=flink;while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL){fb=fb->next;if((strcmp(fb->name,name)==0)&&(fb->parent==nowlevel)){//char ch;if(fb->rex!=ch&&fb->rex!=0){if(ch==2){if(fb->pride!=1){cout<<"Error:该文件只读，没有写权限\n";return;}else{cout<<"当前文件正在读进程，是否终止读进程进行写?(y OR n):";}}else{cout<<"当前文件正在写进程，是否终止写进程进行读?(y OR n):";}fflush(stdin);cin>>ch;if(ch=='y'||ch=='Y'){if(ch==2){fb->rex=1;cout<<"文件正在读...\n";}else{fb->rex=2;cout<<"文件正在写...\n";}}}else{if(ch==2&&fb->pride!=1){cout<<"Error:该文件只读，没有写权限\n";return;}fb->rex=ch;if(ch==1){cout<<"文件正在读...\n";}else{cout<<"文件正在写...\n";}}return;}}}//设置共享void setshare(){cout<<"要共享的文件:";}//显示当前路径void dispathlist(){cout<<usernowpath<<endl;}//注销void logout(){strcpy(usernowname,"  ");nowlevel=-1;fblk=NULL;fidx=NULL;strcpy(usernowpath,"\\");flink=NULL;}//修改用户类型void setpride(){char name[15];cout<<"输入用户名字:";cin>>name;if((strcmp("root",name)==0))//超级用户{cout<<"Error:超级管理员权限不可以更改\n";return ;}FILE *fp=NULL;struct user actuser;if(!(fp=fopen("user","rb+"))){cout<<"Error:用户表错误\n";return ;}rewind(fp);long np;while(!feof(fp)){np=ftell(fp);fread(&actuser,sizeof(struct user),1,fp);if((strcmp(actuser.name,name)==0)){if(actuser.pride==1){int pp=1;cout<<"该用户是管理员\n输入0设置普通用户:";cin>>pp;if(pp==0){actuser.pride=0;}}else if(actuser.pride==0){int pp=0;cout<<"该用户是普通用户\n输入1设置为管理员:";cin>>pp;{if(pp==1){actuser.pride=1;}}}fseek(fp,np,0);fwrite(&actuser,sizeof(struct user),1,fp);fclose(fp);return;}}}int main(){int choince;while(1){system("cls");while(1){system("cls");printf("\n\n");printf("\t  ***********************************************\n");printf("\t  *      多用户多级目录文件系统的实现  　　　   *\n");printf("\t  ***********************************************\n");printf("\t  +　　　　　　　　　　　　　                   + \n");printf("\t  +　　　学号:201358503230  姓名:田庆　　　　　 + \n");printf("\t  +　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 +\n");printf("\t  ***********************************************\n");printf("\t       *********用│║户│║登│║录*********\n");printf("\t  ***********************************************\n");if(login()) break;}if(strcmp(usernowname,"root")==0){system("cls");printf("超级管理员,欢迎你^_^\n");printf("************************************************************************\n");printf("1.新建用户  2.删除用户  3.修改用户  4.注销\n");printf("************************************************************************\n");printf(":) ");bool lout=false;while(1){fflush(stdin);scanf("%d",&choince);switch(choince){case 1:createuser();break;case 2:printf("该功能尚未实现:<\n");break;case 3:setpride();break;case 4:char out;printf("真的要注销吗?(y OR n):");fflush(stdin);scanf("%c",&out);if(out=='y'||out=='Y'){lout=true;logout();}break;default:printf("Error:错误命令\n");break;}printf(":) ");if(lout)break;}}else{intlist();system("cls");cout<<"%s,欢迎你^_^\n"<<usernowname;cout<<"************************************************************************\n";printf("1.文件列表  2.新建    3.进入路径  4.删除    5.新建用户\n");printf("6.打开文件  7.关闭文件  8.读文件   9.写文件   10.回退上层\n");printf("11.当前路径 12.清屏       13.注销\n");printf("************************************************************************\n");printf(":) ");bool lout=false;while(1){fflush(stdin);scanf("%d",&choince);switch(choince){case 1:lsfile();break;case 2:int cc;printf("1.新建文件夹 2.新建文件");scanf("%d",&cc);if(cc==1){newdrec('d');}if(cc==2){newdrec('f');}intlist();break;case 3:intopath();break;case 4:del();intlist();break;case 5:createuser();break;case 6:openfile();disfilelist();break;case 7:closefile();disfilelist();break;case 8:rwfile(1);break;case 9:rwfile(2);break;case 10:back();break;case 11:dispathlist();break;case 12:system("cls");printf("%s,欢迎你^_^\n",usernowname);printf("************************************************************************\n");printf("1.文件列表  2.新建        3.进入路径  4.删除        5.新建用户\n");printf("6.打开文件  7.关闭文件  8.读文件   9.写文件   10.回退上层\n");printf("11.当前路径 12.清屏       13.注销\n");printf("************************************************************************\n");break;case 13:char out;printf("真的要注销吗?(y OR n):");fflush(stdin);scanf("%c",&out);if(out=='y'||out=='Y'){lout=true;logout();}break;default:printf("Error:错误命令\n");break;}printf(":) ");if(lout)break;}}}printf("完成\n");return 0;}