2010-2011华南理工大学操作系统课程设计完整源代码和详细文档

本资源含所有三个任务的源代码，采用Visual Studio.NET 2003的C++与MFC编写（前端有图形化界面），供各位参考。 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。 注：要求从课程设计的整体来考虑设计任务一、二、三，并分阶段实现。

/* alloc.cpp
虚拟磁盘空间分配与释放相关函数的实现 */

#include “simdisk.h“


//在虚拟磁盘中分配i-节点，返回分配到的结点号
int alloc_inode（）
{
	int nIndex nInodeIndex = -1;
	int nTemp i j;
	//检查是否有足够的空间用于分配
	for（i = 0; i < BLOCK_GROUPS_NUM; i++）
	{
		for（j = 0; j < INODES_EACH; j++）
		{
			nTemp = （int）bgBlockGroups[i].gdInfos.nInodeBmp + j;
			if（bsInodeBmp[nTemp] == NOT_USED）
			{
				nIndex = i;
				nInodeIndex = nTemp;
				break;
			}
		}
		if（nInodeIndex != -1）
			break;
	}
	//分配成功，则修改相应的信息
	if（nInodeIndex != -1）
	{
		for（i = 0; i < BLOCK_GROUPS_NUM; i++）
			bgBlockGroups[i].sbBlocks.nFreeInodes -= 1;
		bgBlockGroups[nIndex].gdInfos.nFreeInodesNum -= 1;
		bsInodeBmp[nInodeIndex] = USED;
	}
	return nInodeIndex;
}

//在虚拟磁盘中释放i-结点
void free_inode（unsigned int nInode）
{
	int i;
	//清除相应的信息
	for（i = 0; i < BLOCK_GROUPS_NUM; i++）
		bgBlockGroups[i].sbBlocks.nFreeInodes += 1;
	bgBlockGroups[nInode / BLOCKS_EACH].gdInfos.nFreeInodesNum += 1;
	bsInodeBmp[nInode] = NOT_USED;
}

//在虚拟磁盘中数据块位图 nIndex 处分配数据块空间，返回分配得到的空间的首地址
long alloc_block（unsigned int nLen unsigned int &nIndex）
{
	long lAddr = -1;
	//磁盘空间不足
	if（bgBlockGroups[0].sbBlocks.nFreeBlocks < nLen） return lAddr;

	int ij;
	int nCount = 0;	//连续空闲盘块数
	int nAvailIndex = 0;		//可用数据块位置索引
	int nBlockGroupIndex = 0;		//首个数据块组的位置索引
	bool bBlockGroup[BLOCK_GROUPS_NUM];		//数据组的组信息需要修改
	int nBlockGroupNum[BLOCK_GROUPS_NUM];	//用了多少块

	for（i = 0; i < BLOCK_GROUPS_NUM; i++）
	{
		bBlockGroup[i] = false;
		nBlockGroupNum[i] = 0;
	}
	for（i = 0; i < BLOCK_GROUPS_NUM; i++）
	{
		if（nCount == 0）
			if（（int）bgBlockGroups[i].gdInfos.nFreeBlocksNum < nLen） continue;
		for（j = 0 ; j < BLOCKS_EACH; j++）	//连续数据块
		{
			if（bsBlockBmp[（bgBlockGroups[i].gdInfos.nBlockBmp + j）] == NOT_USED）
			{
				nCount++;
				bBlockGroup[i] = true;
				nBlockGroupNum[i]++;
				if（nCount == 1）
				{
					lAddr = bgBlockGroups[i].gdInfos.lBlockAddr + j * BLOCK_SIZE;
					nAvailIndex = i * BLOCKS_EACH + j;
					nIndex = nAvailIndex;
					nBlockGroupIndex=i;
				}
			}
			else	//没有连续的
			{
				//还原，重新开始
				nCount = 0;
				if（j == 0 && （i - 1） >= 0 && bBlockGroup[i - 1]）
				{
					bBlockGroup[i - 1] = false;
					nBlockGroupNum[i - 1] = 0;
				}
				bBlockGroup[i] = false;
				nBlockGroupNum[i] = 0;
			}
			if（nCount == nLen） break;
		}
		if（nCount == nLen） break;
	}
	if（nCount != nLen）
	{
		lAddr = -1;
		return lAddr;
	}
	//分配成功，则修改相应的信息
	for（i = 0; i < BLOCK_GROUPS_NUM; i++）
		bgBlockGroups[i].sbBlocks.nFreeBlocks -= nLen;
	j = nAvailIndex + nLen;
	for（i = nAvailIndex;i < j; i++）
		bsBlockBmp[i] = USED;
	for（i = nBlockGroupIndex;i < BLOCK_GROUPS_NUM; i++）
		if（bBlockGroup[i]） bgBlockGroups[i].gdInfos.nFreeBlocksNum -= nBlockGroupNum[i];
	return lAddr;
}

//在虚拟磁盘中数据块位图 nIndex 处释放数据块
void free_block（unsigned int nLen unsigned int nIndex）
{
	unsigned int i;
	unsigned int nBlockEnd = nIndex + nLen;	//计算结尾地址
	unsigned int nBlockGroup[BLOCK_GROUPS_NUM];	//