操作系统 文件管理实验报告

Posted 2023-03-02 征途黯然.

实验要求

实验目的与要求
用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程，从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。
要求设计一个 n个用户的文件系统，每次用户可保存m个文件，用户在一次运行中只能打开一个文件，对文件必须设置保护措施，且至少有Create、delete、open、close、read、write等命令。
二、例题：
设计一个10个用户的文件系统，每次用户可保存10个文件，一次运行用户可以打开5个文件。
程序采用二级文件目录（即设置主目录[MFD]）和用户文件目录（UED）；另外，为打开文件设置了运行文件目录（AFD）。
为了便于实现，对文件的读写作了简化，在执行读写命令时，只需改读写指针，并不进行实际的读写操作
算法与框图：
因系统小，文件目录的检索使用了简单的线性搜索。文件保护简单使用了三位保护码：允许读写执行、对应位为 1，对应位为0，则表示不允许读写、执行。
程序中使用的主要设计结构如下：
主文件目录和用户文件目录（ MFD、UFD）打开文件目录（ AFD）（即运行文件目录）

文件系统算法的流程图如下：

三、实验题：
增加 2～3个文件操作命令，并加以实现（如移动读写指针，改变文件属性，更换文件名，改变文件保护级别）。
编一个通过屏幕选择命令的文件管理系统，每屏要为用户提供足够的选择信息，不需要打入冗长的命令。
设计一个树型目录结构的文件系统，其根目录为 root，各分支可以是目录，也可以是文件，最后的叶子都是文件。
根据学校各级机构，编制一文件系统。

实验报告

1.实验目的

用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程，从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。

要求设计一个 n个用户的文件系统，每次用户可保存m个文件，用户在一次运行中只能打开一个文件，对文件必须设置保护措施，且至少有Create、delete、open、close、read、write等命令。

2.实验内容与要求

设计一个10个用户的文件系统，每次用户可保存10个文件，一次运行用户可以打开5个文件。

程序采用二级文件目录（即设置主目录[MFD]）和用户文件目录（UED）；另外，为打开文件设置了运行文件目录（AFD）。

为了便于实现，对文件的读写作了简化，在执行读写命令时，只需改读写指针，并不进行实际的读写操作
算法与框图：
因系统小，文件目录的检索使用了简单的线性搜索。文件保护简单使用了三位保护码：允许读写执行、对应位为 1，对应位为0，则表示不允许读写、执行。
程序中使用的主要设计结构如下：
主文件目录和用户文件目录（ MFD、UFD）打开文件目录（ AFD）（即运行文件目录）

3.流程图与模块调用

4.实验分析

想要完成操作系统算法，首先要弄清楚操作系统相关的专业术语。弄清各个算法的流程和目的要求。才能模拟出相关算法的过程。

一般情况下，操作系统中，文件管理提供了如下功能：

①统一管理文件存储空间(即外存)，实施存储空间的分配与回收。
②确定文件信息的存放位置及存放形式。
③实现文件从名字空间到外存地址空间的映射，即实现文件的按名存取。
④有效实现对文件的各种控制操作(如建立、撤销、打开、关闭文件等)和存取操作(如读、写、修改、复制、转储等)

其实就是对文件进行管理。

本次实验对文件定义了如下数据结构：

class file:
    def __init__(self, uid, fid, name, status):
        self.uid = uid
        self.fid = fid
        self.name = name
        self.status = status

定义了文件的id标识，文件名，状态等等。

5.运行情况

6.实验体会

通过本次实验，我深刻的理解了操作系统中文件管理可视化的优点。操作系统实验重在理解每一个算法的意图和目的，那么就选择适当的数据结构模拟过程就可以完成相关算法了。

文件管理系统作为一个统一的信息管理机制，可以解决海量文件存储，管理困难；查找缓慢，效率低下；文件版本管理混乱；文件安全缺乏保障；文件无法有效协作共享；知识管理举步维艰等问题。

本次实验采用python完成，IDE是pycharm。

【附】实验代码

mfd = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J']  # 存用户信息
ufd = []  # 存放文件


class file:
    def __init__(self, uid, fid, name, status):
        self.uid = uid
        self.fid = fid
        self.name = name
        self.status = status


# 输出用户
def display1():
    print("用户：\\n1、A\\t2、B\\n3、C\\t4、D\\n5、E\\t6、F\\n7、G\\t8、H\\n9、I\\t10、J\\n")


# 输出用户文件夹目录
def display2(arr):
    str = '该用户的文件目录为：\\n'
    for index, item in enumerate(arr):
        if (index + 1) % 2:
            str += '、文件名： 文件fid： 文件状态：\\t'.format((index + 1), item.name, item.fid, item.status)
        else:
            str += '、\\n'.format((index + 1), item.name)
    print(str, '\\n')


# 输出命令表
def display3():
    print('指令集：\\n1、创建新文件\\t2、删除文件\\n3、打开文件\\t4、关闭文件\\n5、读出文件\\t6、写入文件\\n7、查看文件目录\\t8、退出\\n')


display1()
option = input('请输入用户名以进入UFD：')

if option in mfd:
    files = []  # 存放属于该用户的文件
    for item in ufd:
        if item.uid == option:
            files.append(item)
    display2(files)
    display3()
    option2 = int(input('请输入指令序号：'))
    while option2 != 8:
        if option2 == 1:
            if len(files) < 10:
                a = input('请输入新建的文件名：')
                p = file(option, len(files) + 1, a, 'close')
                ufd.append(p)
                files.append(p)
                option2 = int(input('请输入指令序号：'))
            else:
                print('最多只能创建10个文件')
                option2 = int(input('请输入指令序号：'))
        elif option2 == 2:
            b = int(input('请输入你需要删除文件的fid：'))
            for item in files:
                if item.fid == b:
                    files.remove(item)
                    print("已删除")
            option2 = int(input('请输入指令序号：'))
        elif option2 == 3:
            c = int(input('请输入你需要打开文件的fid：'))
            for item in files:
                if item.fid == c:
                    item.status = 'open'
                    print('已打开')
            option2 = int(input('请输入指令序号：'))
        elif option2 == 4:
            d = int(input('请输入你需要关闭文件的fid：'))
            for item in files:
                if item.fid == d:
                    item.status = 'close'
                    print('已关闭')
            option2 = int(input('请输入指令序号：'))
        elif option2 == 5:
            e = int(input('请输入你需要读取文件的fid：'))
            for item in files:
                if item.fid == e:
                    item.status = 'read'
                    print('已读取')
            option2 = int(input('请输入指令序号：'))
        elif option2 == 6:
            f = int(input('请输入你需要写入文件的fid：'))
            for item in files:
                if item.fid == f:
                    item.status = 'write'
                    print('已写入')
            option2 = int(input('请输入指令序号：'))
        elif option2 == 7:
            display2(files)
            option2 = int(input('请输入指令序号：'))



else:
    print("无此用户！")