计算机操作系统(课程设计)报告

操作系统课程设计

课程设计目的

本设计的目的是实现操作系统和相关系统软件的设计，其中涉及进程编程、I/O操作、存储管理、文件系统等操作系统概念。

课程设计要求

(1)对进行认真分析，列出实验具体步骤，写出符合题目要求的程序清单，准备出调试程序使用的数据。

(2)以完整的作业包的形式提交原始代码、设计文档和可运行程序。提交的光盘应当包括：设计题目，程序清单，运行结果分析，所选取的算法及其优缺点，以及通过上机取得了哪些经验。程序清单要求格式规范，注意加注释(包含关键字、方法、变量等)，在每个模块前加注释，注释不得少于20%。课程设计要求同时上交打印文档，设计报告包括设计题目，算法分析,关键代码及其数据结构说明，运行结果分析以及上机实践的经验总结。

设计一：

设计任务：模拟Linux文件系统

在任一OS下，建立一个大文件，把它假象成一张盘，在其中实现一个简单的模拟Linux文件系统。

在现有机器硬盘上开辟100M的硬盘空间，作为设定的硬盘空间。

编写一管理程序simdisk对此空间进行管理，以模拟Linux文件系统，要求：

盘块大小1k

空闲盘块的管理：Linux位图法

结构：超级块, i结点区, 根目录区

该simdisk管理程序的功能要求如下：

info: 显示整个系统信息(参考Linux文件系统的系统信息)，文件可以根据用户进行读写保护。目录名和文件名支持全路径名和相对路径名，路径名各分量间用“/”隔开。

cd …: 改变目录：改变当前工作目录，目录不存在时给出出错信息。

dir …: 显示目录：显示指定目录下或当前目录下的信息，包括文件名、物理地址、保护码、文件长度、子目录等(带/s参数的dir命令，显示所有子目录)。

md …: 创建目录：在指定路径或当前路径下创建指定目录。重名时给出错信息。

rd …: 删除目录：删除指定目录下所有文件和子目录。要删目录不空时，要给出提示是否要删除。

newfile …: 建立文件。

cat …: 打开文件。

copy …: 拷贝文件，除支持模拟Linux文件系统内部的文件拷贝外，还支持host文件系统与模拟Linux文件系统间的文件拷贝，host文件系统的文件命名为…，如：将windows下D：盘的文件\data\sample\test.txt文件拷贝到模拟Linux文件系统中的/test/data目录，windows下D：盘的当前目录为D：\data，则使用命令：

simdisk copy D：\data\sample\test.txt /test/data

或者：simdisk copy D：sample\test.txt /test/data

del …: 删除文件：删除指定文件，不存在时给出出错信息。

check: 检测并恢复文件系统：对文件系统中的数据一致性进行检测，并自动根据文件系统的结构和信息进行数据再整理。

程序的总体流程为：

初始化文件目录；

输出提示符，等待接受命令，分析键入的命令；

对合法的命令，执行相应的处理程序，否则输出错误信息，继续等待新命令，直到键入EXIT退出为止。

设计二：

设计任务：模拟文件系统的前端操作shell

实现一个简单的shell(命令行解释器)。

将设计一的管理程序simdisk作为后台进程运行，利用本设计任务的shell操作simdisk。

本设计任务在于学会如何实现在前端的shell进程和后端的simdisk进程之间利用共享内存进行进程间通信(IPC)。

设计三：

设计任务：模拟文件系统的操作管理

实现多个进程同时对模拟文件系统进行操作。设计管理程序simdisk的用户访问权限管理。访问模拟文件系统的每个进程都属于某个用户，管理程序simdisk根据其访问权限决定其对模拟文件系统的操作。

对模拟文件系统的操作要求做到：共享读，互斥写。

本设计任务在于学会如何实现信息的安全管理和进程同步。

设计题目

完成了设计一和设计二的大部分功能，模拟Linux文件系统的操作，并运行用户界面，用户可以对系统进行初始化，并且执行相关的操作。

课设原理

Liunx采用树型目录结构，每个目录表称为一个目录文件。

一个目录文件是由目录项组成的。每个目录项包含16B，一个辅存磁盘块(512B)包含32个目录项。在目录项中，第1、2字节为相应文件的外存i节点号，是该文件的内部标识；后14B为文件名，是该文件的外部标识。所以，文件目录项记录了文件内、外部标识的对照关系。根据文件名可以找到辅存i节点号，由此便得到该文件的所有者、存取权、文件数据的地址健在等信息。Linux的存储介质以512B为单位划分为块，从0开始直到最大容量并顺序加以编号就成了一个文件卷，也叫文件系统。Linux中的文件系统磁盘存储区分配图