简单文件系统的实现
简单文件系统的实现
Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第三章简单文件系统的实现
设计目的和内容要求
1.设计目的
通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部数据结构、功能以及实现过程的理解。
2．内容要求
(1)在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储分区，在其上实现一个简单的基于多级目录的单用户单任务系统中的文件系统。在退出该文件系统的使用时，应将该虚拟文件系统以一个Windows文件的方式保存到磁盘上，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。
(2)文件存储空间的分配可采用显式链接分配或其他的办法。
(3)空闲磁盘空间的管理可选择位示图或其他的办法。如果采用位示图来管理文件存储空间，并采用显式链接分配方式，那么可以将位示图合并到FAT 中。
(4)文件目录结构采用多级目录结构。为了简单起见，可以不使用索引结点，其中的每个目录项应包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。
(5)要求提供以下操作命令：
my_format：对文件存储器进行格式化，即按照文件系统的结构对虚拟磁盘空间进行布局，并在其上创建根目录以及用于管理文件存储空间等的数据结构。
●my_mkdir：用于创建子目录。
●my_rmdir：用于删除子目录。
●my_ls：用于显示目录中的内容。
●my_cd：用于更改当前目录。
●my_create：用于创建文件。
●my_open：用于打开文件。
●my_close：用于关闭文件。
●my_write：用于写文件。
●my_read：用于读文件。
●my_rm：用于删除文件。
●my_exitsys：用于退出文件系统。
3．学时安排
授课2学时，上机9学时。
4．开发平台
C或C++均可。
5．思考
(1)我们的数据结构中的文件物理地址信息是使用C语言的指针类型、还是整型，为什么
(2)如果引入磁盘索引结点，上述实现过程需要作哪些修改
(3)如果设计的是一个单用户多任务文件系统，则系统需要进行哪些扩充（尤其要考虑读写指针问题）如果设计的是一个多用户文件系统，则又要进行哪些扩充
预备知识
文件系统介绍
1．概述
FAT文件系统是微软公司在其早期的操作系统MS-DOS及Windows9x中采用的文件系统，它被设计用来管理小容量的磁盘空间。FAT文件系统是以他的文件组织方式——文件分配表（fileallocationtable，FAT）命名的，文件分配表的每个表项中存放某文件的下一个盘块号，而该文件的起始盘块号则保存在它的文件控制块FCB中。在文件分配表中，一般用FFFF来标识文件的结束；用0000来标识某个逻辑块未被分配，即是空闲块。为了提高文件系统的可靠性，在逻辑磁盘上通常设置两张文件分配表，它们互为备份。此外，文件分配表必须存放在逻辑磁盘上的固定位置，而根目录区通常位于FAT2之后，以便操作系统在启动时能够定位所需的文件，其磁盘布局如图3-1所示：
图3-1FAT文件系统磁盘布局
上述磁盘布局中，引导块中主要存放了用于描述分区的各种信息，包括逻辑块的大小、文件分配表的大小及位置、根目录的大小及位置等。除此之外，用于加载操作系统内核的引导程序也存储在引导块中。
FAT文件系统家族又分为FAT12、FAT16、FAT32三种类型，这里的数字表示文件分配表中每个表项（即簇号）所占的位数，即FAT12中每个表项占个字节（12位），FAT16中每个表项占2个字节（16位），FAT32中每个表项占4个字节（32位）。由于FAT文件系统是以簇为单位为文件分配磁盘空间的（一个簇是一组连续的扇区，通常包含2n个扇区），因此，FAT32比FAT12和FAT16支持更多的簇数、更小的簇大小和更大的磁盘容量，从而大大提高磁
盘空间的利用率。通常，FAT12适用于小容量磁盘，如软盘；FAT16是MS-DOS的文件系统；FAT32是Windows9x中的主要文件系统，开始支持大容量磁盘。
2．文件控制块FCB
为了正确、方便地操作文件，必须设置相应的数据结构用于存放文件的描述和控制信息，常用的数据结构有文件控制块（简称FCB）和索引节点（简称i节点）。在FAT文件系统中使用文件控制块。文件与文件控制块一一对应，而文件控制块的有序集合就称为文件目录，即一个文件控制块就是一个文件目录项。
虽然不同文件系统的文件控制块的内容和格式不完全相同，但通常都包括以下三类信息：基本信息、存取控制信息和使用信息。
（1）基本信息。包括文件名、用户名、文件类型、文件的物理地址、文件长度、文件的逻辑结构和物理结构等。
（2）存取控制信息。一般分别给出文件主、伙伴用户、一般用户的存取权限。（3）使用信息。包括文件的建立日期及时间、上次存取文件的日期及时间、当前的使用信息等。
以MS-DOS（使用FAT16文件系统）为例，它的每个文件控制块包括32个字节，其字节分配情况如图3-2所示：
图3-2MS-DOS的文件控制块
其中属性字段占一个字节，它的每一位用来表示该文件是否具有某种属性，如果某一位的值为1，则表示该文件具有该属性。各位所表示的属性如表3-1所示：
表3-1文件属性对照表
3．根目录区
FAT12、FAT16的根目录区是固定区域、固定大小的，位于第二个FAT之后，如图3-1所示，且占据若干连续扇区，其中FAT12占14个扇区，一共224个根目录项；而FAT16占32个扇区，最多保存512个目录项，作为系统区的一部分。FAT32的根目录是作为文件处理的，采用与子目录文件相同的管理方式，其位置不是固定的，不过一般情况也是位于第二个FAT之后的，其大小可视需要增加，因此根目录下的文件数目不再受最多512个的限制。
几个C语言库函数介绍
由于我们的文件系统是建立在内存的虚拟磁盘上的，在退出文件系统的时候必须以一个文件的形式保存到磁盘上；而在启动文件系统的时候必须从磁盘上将该文件读入到内存的虚拟磁盘中。下面介绍几个可能会用到的C库函数，在使用这些库函数之前必须包含头文件“”。
1．打开文件函数fopen()
（1）格式：FILE*fopen(constchar*filename,constchar*mode)
（2）功能：按照指定打开方式打开指定文件。
（3）输入参数说明：
filename：待打开的文件名，如果不存在就创建该文件。
mode：文件打开方式，常用的有：
●"r"：为读而打开文本文件（不存在则出错）。
●"w"：为写而打开文本文件（若不存在则创建该文件；反之，则从文件起始位置写,原内容将被覆盖）。
●"a"：为在文件末尾添加数据而打开文本文件。（若不存在则创建该文件；反之,在原文件末尾追加）。
●"r+"：为读和写而打开文本文件。（读时，从头开始；在写数据时,新数据只覆盖所占的空间，其后不变)。
●"w+"：首先建立一个新文件，进行写操作，随后可以从头开始读。(若文件存在，原内容将全部消失)。
●"a+"：功能与"a"相同；只是在文件末尾添加新的数据后，可以从头开
始读。
另外，上述模式字符串中都可以加一个“b”字符，如rb、wb、ab、rb+、wb+、ab+等组合，字符“b”表示fopen()函数打开的文件为二进制文件，而非纯文字文件。
（4）输出：一个指向FILE类型的指针。
2．关闭文件函数fclose()
（1）格式：intfclose(FILE*stream);
（2）功能：用来关闭先前fopen()打开的一个文件。此动作会让缓冲区内的数据写入文件中，并释放系统所提供的文件资源。
（3）输入参数说明：
stream：指向要关闭文件的指针，它是先前执行fopen()函数的返回值。
（4）输出：若关闭文件成功则返回0；有错误发生时则返回EOF并把错误代码存到errno。
3．读文件函数fread()
（1）格式：size_tfread(void*buffer,size_tsize,size_tcount,FILE*stream)；
（2）功能：读二进制文件到内存。
（3）输入参数说明：
buffer：用于存放输入数据的缓冲区的首地址；
stream：使用fopen()打开的文件的指针，用于指示要读取的文件；
size：每个数据块的字节数；
count：要读入的数据块的个数；
size*count：表示要求读取的字节数。
（4）输出：实际读取的数据块的个数。
4．写文件函数fwrite()
（1）格式：size_tfwite(constvoid*buffer,size_tsize,size_tcount,FILE*stream)；
（2）功能：将数据写到二进制文件中。
（3）输入参数说明：
buffer：用于存放输出数据的缓冲区的首地址；
stream：使用fopen()打开的文件的指针，用于指示要写出的文件；
size：每个数据块的字节数；
count：要写出的数据块的个数；
size*count：表示要求写出的字符数。
（4）输出：实际写出的数据块的个数。
5．判断文件结束函数feof()
（1）格式：intfeof(FILE*stream)
（2）功能：用来判断是否已读取到文件末尾。
（3）输入参数说明：
stream：使用fopen()打开的文件的指针，用于指示要判断的文件。
（4）输出：如果已读到文件尾则返回非零值，其他情况返回0。
6．定位文件函数fseek()
（1）格式：intfseek(FILE*stream,longoffset,intorigin)；
（2）功能：移动文件读写指针在文件中的位置。
（3）输入参数说明：
stream：使用fopen()打开的文件的指针，用于指示要定位读写指针的文件；
offset：位移量，以字节为单位；
origin：初始位置，有三个常量：
SEEK_CUR：读写指针当前位置；
SEEK_SET：文件开头；
SEEK_END：文件末尾。
当origin值为SEEK_CUR或SEEK_END时，参数offset可以为负值。
实例系统的设计与实现
本实例系统是仿照FAT16文件系统来设计实现的，但根目录没有采用FAT16的固定位置、固定大小的根目录区，而是以根目录文件的形式来实现的，这也是目前主流文件系统对根目录的处理方式。
数据结构设计
1．需要包含的头文件
（1）#include<>
（2）#include<>
（3）#include<>
（4）#include<>
2．定义的常量
（1）#defineBLOCKSIZE1024磁盘块大小
（2）#defineSIZE1024000虚拟磁盘空间大小
（3）#defineEND65535FAT中的文件结束标志
（4）#defineFREE0FAT中盘块空闲标志
（5）#defineROOTBLOCKNUM2根目录区所占盘块总数
（6）#defineMAXOPENFILE10最多同时打开文件个数
3．数据结构
（1）文件控制块FCB
用于记录文件的描述和控制信息，每个文件设置一个FCB，它也是文件的目录项的内容。
typedefstructFCB入文件系统函数startsys()
（1）对应命令：无
（2）命令调用格式：无
（3）函数设计格式：voidstartsys()
（4）功能：由main()函数调用，进入并初始化我们所建立的文件系统，以供用户使用。
（5）输入：无
（6）输出：无。
（7）函数需完成的工作：
①申请虚拟磁盘空间；
②使用c语言的库函数fopen()打开myfsys文件：若文件存在，则转③；若文件不存在，则创建之，转⑤
④将上述缓冲区中的内容复制到内存中的虚拟磁盘空间中；转⑦
⑤在屏幕上显示“myfsys文件系统不存在，现在开始创建文件系统”信息，并调用my_format()对①中申请到的虚拟磁盘空间进行格式化操作。转⑥；
⑥将虚拟磁盘中的内容保存到myfsys文件中；转⑦
⑦使用c语言的库函数fclose()关闭myfsys文件；
⑧初始化用户打开文件表，将表项0分配给根目录文件使用，并填写根目录文件的相关信息，由于根目录没有上级目录，所以表项中的dirno和diroff分别置为5（根目录所在起始块号）和0；并将ptrcurdir指针指向该用户打开文件表项。
⑨将当前目录设置为根目录。
3．磁盘格式化函数my_format()
（1）对应命令：my_format
（2）命令调用格式：my_format
（3）函数设计格式：voidmy_format()
（4）功能：对虚拟磁盘进行格式化，布局虚拟磁盘，建立根目录文件（或根目录区）。
（5）输入：无
（6）输出：无。
（7）函数需完成的工作：
②在引导块后建立两张完全一样的FAT表，用于记录文件所占据的磁盘块及管理虚拟磁盘块的分配，每个FAT占据两个磁盘块；对于每个FAT中，前面5个块设置为已分配，后面995个块设置为空闲；
③在第二张FAT后创建根目录文件root，将数据区的第1块（即虚拟磁盘的第6块）分配给根目录文件，在该磁盘上创建两个特殊的目录项：“.”和“..”，其内容除了文件名不同之外，其他字段完全相同。
4．更改当前目录函数my_cd()
（1）对应命令：my_cd
（2）命令调用格式：my_cddirname
（3）函数设计格式：voidmy_cd(char*dirname)
（4）功能：改变当前目录到指定的名为dirname的目录。
（5）输入：
dirname：新的当前目录的目录名；
（6）输出：无
（7）函数需完成的工作：
①调用my_open()打开指定目录名的父目录文件，并调用do_read()读入该父目录文件内容到内存中；
②在父目录文件中检查新的当前目录名是否存在，如果存在则转③，否则返回，并显示出错信息；
③调用my_close()关闭①中打开的父目录文件；
④调用my_close()关闭原当前目录文件；
⑤如果新的当前目录文件没有打开，则打开该目录文件；并将ptrcurdir指向该打开文件表项；
⑥设置当前目录为该目录。
5．创建子目录函数my_mkdir()
（1）对应命令：my_mkdir
（2）命令调用格式：my_mkdirdirname
（3）函数设计格式：voidmy_mkdir(char*dirname)
（4）功能：在当前目录下创建名为dirname的子目录。
（5）输入：
dirname：新建目录的目录名。
（6）输出：无。
（7）函数需完成的工作：
①调用do_read()读入当前目录文件内容到内存，检查当前目录下新建目录文件是否重名，若重名则返回，并显示错误信息；
②为新建子目录文件分配一个空闲打开文件表项，如果没有空闲表项则返回-1，并显示错误信息；
③检查FAT是否有空闲的盘块，如有则为新建目录文件分配一个盘块，否则释放①中分配的打开文件表项，返回，并显示错误信息；
④在当前目录中为新建目录文件寻找一个空闲的目录项或为其追加一个新的目录项;需修改当前目录文件的长度信息，并将当前目录文件的用户打开文件表项中的fcbstate置为1；
⑤准备好新建目录文件的FCB的内容，文件的属性为目录文件，以覆盖写方式调用do_write()将其填写到对应的空目录项中；
⑥在新建目录文件所分配到的磁盘块中建立两个特殊的目录项“.”和“..”目录项，方法是：首先在用户空间中准备好内容，然后以截断写或者覆盖写方式调用do_write()将其写到③中分配到的磁盘块中；
⑦返回。
6．删除子目录函数rmdir()
（1）对应命令：my_rmdir
（2）命令调用格式：my_rmdirdirname
（1）函数设计格式：voidmy_rmdir(char*dirname)
（2）功能：在当前目录下删除名为dirname的子目录。
（3）输入：
dirname：欲删除目录的目录名。
（4）输出：无。
（5）函数需完成的工作：
①调用do_read()读入当前目录文件内容到内存，检查当前目录下欲删除目录文件是否存在，若不存在则返回，并显示错误信息；
②检查欲删除目录文件是否为空（除了“.”和“..”外没有其他子目录和文件），可根据其目录项中记录的文件长度来判断，若不为空则返回，并显示错误信息；
③检查该目录文件是否已经打开，若已打开则调用my_close()关闭掉；
④回收该目录文件所占据的磁盘块，修改FAT；
⑤从当前目录文件中清空该目录文件的目录项，且free字段置为0：以覆盖写方式调用do_write()来实现；
⑥修改当前目录文件的用户打开表项中的长度信息，并将表项中的fcbstate 置为1；
⑦返回。
7．显示目录函数my_ls()
（1）对应命令：my_ls
（2）命令调用格式：my_ls
（3）函数设计格式：voidmy_ls(void)
（4）功能：显示当前目录的内容（子目录和文件信息）。
（5）输入：无
（6）输出：无
（7）函数需完成的工作：
①调用do_read()读出当前目录文件内容到内存；
②将读出的目录文件的信息按照一定的格式显示到屏幕上；
③返回。
8．创建文件函数my_create()
（1）对应命令：my_create
（2）命令调用格式：my_createfilename
（3）函数设计格式：intmy_create(char*filename)
（4）功能：创建名为filename的新文件。
（5）输入：
filename：新建文件的文件名，可能包含路径。
（6）输出：若创建成功，返回该文件的文件描述符（文件打开表中的数组下标）；否则返回-1。
（7）函数需完成的工作：
①为新文件分配一个空闲打开文件表项，如果没有空闲表项则返回-1，并显示错误信息；
②若新文件的父目录文件还没有打开，则调用my_open()打开；若打开失败，则释放①中为新建文件分配的空闲文件打开表项，返回-1，并显示错误信息；
③调用do_read()读出该父目录文件内容到内存，检查该目录下新文件是否重名，若重名则释放①中分配的打开文件表项，并调用my_close()关闭②中打开的目录文件；然后返回-1，并显示错误信息；
④检查FAT是否有空闲的盘块，如有则为新文件分配一个盘块，否则释放①中分配的打开文件表项，并调用my_close()关闭②中打开的目录文件；返回-1，并显示错误信息；
⑤在父目录中为新文件寻找一个空闲的目录项或为其追加一个新的目录项;需修改该目录文件的长度信息，并将该目录文件的用户打开文件表项中的fcbstate置为1；
⑥准备好新文件的FCB的内容，文件的属性为数据文件，长度为0，以覆盖写方式调用do_write()将其填写到⑤中分配到的空目录项中；
⑦为新文件填写①中分配到的空闲打开文件表项，fcbstate字段值为0，读写指针值为0；
⑧调用my_close()关闭②中打开的父目录文件；
⑨将新文件的打开文件表项序号作为其文件描述符返回。
9．删除文件函数my_rm()
（1）对应命令：my_rm
（2）命令调用格式：my_rmfilename
（3）函数设计格式：voidmy_rm(char*filename)
（4）功能：删除名为filename的文件。
（5）输入：
filename：欲删除文件的文件名，可能还包含路径。
（6）输出：无。
（7）函数需完成的工作：
①若欲删除文件的父目录文件还没有打开，则调用my_open()打开；若打开失败，则返回，并显示错误信息；
②调用do_read()读出该父目录文件内容到内存，检查该目录下欲删除文件是否存在，若不存在则返回，并显示错误信息；
③检查该文件是否已经打开，若已打开则关闭掉；
④回收该文件所占据的磁盘块，修改FAT；
⑤从文件的父目录文件中清空该文件的目录项，且free字段置为0：以覆盖写方式调用do_write()来实现；；
⑥修改该父目录文件的用户打开文件表项中的长度信息，并将该表项中的fcbstate置为1；
⑦返回。
10．打开文件函数my_open()
（1）对应命令：my_open
（2）命令调用格式：my_openfilename
（3）函数设计格式：intmy_open(char*filename)
（4）功能：打开当前目录下名为filename的文件。
（5）输入：
filename：欲打开文件的文件名
（6）输出：若打开成功，返回该文件的描述符（在用户打开文件表中表项序号）；否则返回-1。
（7）函数需完成的工作：
①检查该文件是否已经打开，若已打开则返回-1，并显示错误信息；
②调用do_read()读出父目录文件的内容到内存，检查该目录下欲打开文件是否存在，若不存在则返回-1，并显示错误信息；
③检查用户打开文件表中是否有空表项，若有则为欲打开文件分配一个空表项，若没有则返回-1，并显示错误信息；
④为该文件填写空白用户打开文件表表项内容，读写指针置为0；
⑤将该文件所分配到的空白用户打开文件表表项序号（数组下标）作为文
件描述符fd返回。
11．关闭文件函数my_close()
（1）对应命令：my_close
（2）命令调用格式：my_closefd
（3）函数设计格式：voidmy_close(intfd)
（4）功能：关闭前面由my_open()打开的文件描述符为fd的文件。
（5）输入：
fd：文件描述符。
（6）输出：无。
（7）函数需完成的工作：
①检查fd的有效性（fd不能超出用户打开文件表所在数组的最大下标），如果无效则返回-1；
②检查用户打开文件表表项中的fcbstate字段的值，如果为1则需要将该文件的FCB的内容保存到虚拟磁盘上该文件的目录项中，方法是：打开该文件的父目录文件，以覆盖写方式调用do_write()将欲关闭文件的FCB写入父目录文件的相应盘块中；
③回收该文件占据的用户打开文件表表项（进行清空操作），并将topenfile字段置为0；
④返回。
12．写文件函数my_write()
（1）对应命令：my_write
（2）命令调用格式：my_writefd
（3）函数设计格式：intmy_write(intfd)
（4）功能：将用户通过键盘输入的内容写到fd所指定的文件中。磁盘文件的读写操作都必须以完整的数据块为单位进行，在写操作时，先将数据写在缓冲区中，缓冲区的大小与磁盘块的大小相同，然后再将缓冲区中的数据一次性写到磁盘块中；读出时先将一个磁盘块中的内容读到缓冲区中，然后再传送到用户区。本实例为了简便起见，没有设置缓冲区管理，只是在读写文件时由用户使用malloc()申请一块空间作为缓冲区，读写操作结束后使用free()释放掉。
写操作常有三种方式：截断写、覆盖写和追加写。截断写是放弃原来文件的内容，重新写文件；覆盖写是修改文件在当前读写指针所指的位置开始的部分内容；追加写是在原文件的最后添加新的内容。在本实例中，输入写文件命令后，系统会出现提示让用户选择其中的一种写方式，并将随后键盘输入的内容按照所选的方式写到文件中，键盘输入内容通过CTR+Z键（或其他设定的键）结束。
（5）输入：
fd：open()函数的返回值，文件的描述符；
（6）输出：实际写入的字节数。
（7）函数需完成的工作：
①检查fd的有效性（fd不能超出用户打开文件表所在数组的最大下标），如果无效则返回-1，并显示出错信息；
模拟文件系统的设计与实现
中北大学 操作系统课程设计 说明书 学院、系：软件学院 专业：软件工程 学生姓名：xxx 学号：xxx 设计题目：模拟文件系统的设计与实现 起迄日期: 2015年12月28日- 2016年1月8日指导教师:xxx 2016 年1月8日
1需求分析 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；掌握操作系统结构、实现机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路，并了解操作系统的发展动向和趋势。 模拟二级文件管理系统的课程设计目的是通过研究Linux的文件系统结构，模拟设计一个简单的二级文件系统，第一级为主目录文件，第二级为用户文件。 2总体设计 结合数据结构、程序设计、计算机原理等课程的知识，设计一个二级文件系统，进一步理解操作系统。 文件的创建： create 文件关闭：close 文件的打开：open 文件的读：read 文件的写：write 文件关闭：close 删除文件：delete 创建子目录：mkdir 删除子目录：rmdir 列出文件目录：dir 退出：exit 系统执行流程图 开始 选择操作 创建文件删 除 文 件 读 文 件 写 文 件 创 建 文 件 夹 删 除 文 件 夹 删 除 子 目 录 显示 当前 子目 录 创 建 子 目 录 更 改 目 录 退 出
退出 3．详细设计 主要数据结构： #define MEM_D_SIZE 1024*1024 //总磁盘空间为1M #define DISKSIZE 1024 //磁盘块的大小1K #define DISK_NUM 1024 //磁盘块数目1K #define FATSIZE DISK_NUM*sizeof(struct fatitem) //FAT表大小 #define ROOT_DISK_NO FATSIZE/DISKSIZE+1 //根目录起始盘块号#define ROOT_DISK_SIZE sizeof(struct direct) //根目录大小 #define DIR_MAXSIZE 1024 //路径最大长度为1KB #define MSD 5 //最大子目录数5 #define MOFN 5 //最大文件深度为5 #define MAX_WRITE 1024*128 //最大写入文字长度128KB struct fatitem /* size 8*/ { int item; /*存放文件下一个磁盘的指针*/ char em_disk; /*磁盘块是否空闲标志位 0 空闲*/ }; struct direct { /*-----文件控制快信息-----*/ struct FCB { char name[9]; /*文件/目录名 8位*/ char property; /*属性 1位目录 0位普通文件*/ int size; /*文件/目录字节数、盘块数)*/
简单文件系统的实现
简单文件系统的实现 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第三章简单文件系统的实现 设计目的和内容要求 1.设计目的 通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部数据结构、功能以及实现过程的理解。 2．内容要求 (1)在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储分区，在其上实现一个简单的基于多级目录的单用户单任务系统中的文件系统。在退出该文件系统的使用时，应将该虚拟文件系统以一个Windows文件的方式保存到磁盘上，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。 (2)文件存储空间的分配可采用显式链接分配或其他的办法。 (3)空闲磁盘空间的管理可选择位示图或其他的办法。如果采用位示图来管理文件存储空间，并采用显式链接分配方式，那么可以将位示图合并到FAT 中。 (4)文件目录结构采用多级目录结构。为了简单起见，可以不使用索引结点，其中的每个目录项应包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。 (5)要求提供以下操作命令： my_format：对文件存储器进行格式化，即按照文件系统的结构对虚拟磁盘空间进行布局，并在其上创建根目录以及用于管理文件存储空间等的数据结构。
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分布式文件系统Hadoop HDFS与传统文件系统Linux FS的比较与分析
６苏州大学学报（工科版）第３０卷 图１Ｉ－ＩＤＦＳ架构 ２ＨＤＦＳ与ＬｉｎｕｘＦＳ比较 ＨＤＦＳ的节点不管是ＤａｔａＮｏｄｅ还是ＮａｍｅＮｏｄｅ都运行在Ｌｉｎｕｘ上，ＨＤＦＳ的每次读／写操作都要通过ＬｉｎｕｘＦＳ的读／写操作来完成，从这个角度来看，ＬｉｎｕｘＰＳ是ＨＤＦＳ的底层文件系统。 ２．１目录树（ＤｉｒｅｃｔｏｒｙＴｒｅｅ） 两种文件系统都选择“树”来组织文件，我们称之为目录树。文件存储在“树叶”，其余的节点都是目录。但两者细节结构存在区别，如图２与图３所示。 一二 Ｒｏｏｔ ＼ 图２ＩｔＤＦＳ目录树围３ＬｉｎｕｘＦＳ目录树 ２．２数据块（Ｂｌｏｃｋ） Ｂｌｏｃｋ是ＬｉｎｕｘＦＳ读／写操作的最小单元，大小相等。典型的ＬｉｎｕｘＦＳＢｌｏｃｋ大小为４ＭＢ，Ｂｌｏｃｋ与ＤａｔａＮ－ｏｄｅ之间的对应关系是固定的、天然存在的，不需要系统定义。 ＨＤＦＳ读／写操作的最小单元也称为Ｂｌｏｃｋ，大小可以由用户定义，默认值是６４ＭＢ。Ｂｌｏｃｋ与ＤａｔａＮｏｄｅ的对应关系是动态的，需要系统进行描述、管理。整个集群来看，每个Ｂｌｏｃｋ存在至少三个内容一样的备份，且一定存放在不同的计算机上。 ２．３索引节点（ＩＮｏｄｅ） ＬｉｎｕｘＦＳ中的每个文件及目录都由一个ＩＮｏｄｅ代表，ＩＮｏｄｅ中定义一组外存上的Ｂｌｏｃｋ。 ＨＤＰＳ中ＩＮｏｄｅ是目录树的单元，ＨＤＦＳ的目录树正是在ＩＮｏｄｅ的集合之上生成的。ＩＮｏｄｅ分为两类，一类ＩＮｏｄｅ代表文件，指向一组Ｂｌｏｃｋ，没有子ＩＮｏｄｅ，是目录树的叶节点；另一类ＩＮｏｄｅ代表目录，没有Ｂｌｏｃｋ，指向一组子ＩＮｏｄｅ，作为索引节点。在Ｈａｄｏｏｐ０．１６．０之前，只有一类ＩＮｏｄｅ，每个ＩＮｏｄｅ都指向Ｂｌｏｃｋ和子ＩＮ－ｏｄｅ，比现有的ＩＮｏｄｅ占用更多的内存空间。 ２．４目录项（Ｄｅｎｔｒｙ） Ｄｅｎｔｒｙ是ＬｉｎｕｘＦＳ的核心数据结构，通过指向父Ｄｅｎ姆和子Ｄｅｎｔｒｙ生成目录树，同时也记录了文件名并 指向ＩＮｏｄｅ，事实上是建立了＜ＦｉｌｅＮａｍｅ，ＩＮｏｄｅ＞，目录树中同一个ＩＮｏｄｅ可以有多个这样的映射，这正是连
模拟简单二级文件管理系统
操作系统课程设计 模拟简单二级文件管理系统 姓名：王馨萍 学号： 系别：计算机学院 专业：网络工程 年级：16级 指导教师： 2019年05 月11 日
一、课程设计项目介绍（含项目介绍及设计目的） 1、设计目的： 通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部功能和实现过程的理解。 2、项目介绍： 为LINUX 设计一个简单的二级文件系统。本文件系统采用类似DOS系统的文件管理方式，每次调用该文件系统时，首先申请一定的内存空间，然后对该内存空间进行分配。将申请到的空间划分为目录区，文件区；采用位示图进行空间管理，盘块的分配使用显示链接（FAT表）的方式。每次调用该文件系统时自动为其分配空间，并将上次操作的结果从硬盘上调入内存；当结束调用时则将操作的结果重新存入硬盘，以便下次调用。（每次使用都会自动搜索文件系统，以此确定是否是第一次使用；若是则格式化生成文件系统，否则读取已存在的文件系统。）本项目通过VC编写简单的二级文件系统的代码，实现文件管理方式，使用者只需要给出相应的文件操作命令就可以分别得到各类文件操作的相应，并且可以选择登陆或注销不同用户。
二、总体设计（含系统的总体结构、原理框图或各模块介绍等） 1、系统总体结构图：
2、模块介绍 （1）、主函数部分：在主函数系统接受输入信息，包括登陆用户和注册用户，登陆完成后选择相应的文件操作，可以选择创建目录、浏览目录、修改目录、创建文件等操作，如果选择错误就会出现相应的提示信息。 （2）、命令解释层函数：在命令解释层函数cmdexp()里加了一些选择和操作功能，增加程序实现的功能，如原来程序只有显示当前目录和文件、创建目录和修改目录的功能，把它拓展到系统所要求的全部功能，并在原有的程序的基础上进行相应的修改，使程序更加完善。 （3）、文件系统格式化函数：该函数首先建立文件，申请空间，在设置成功时将其空间写入filesystem.dat，使filesystem.dat为1M。接着设置磁盘i节点缓冲区，DIEMPTY表示空闲，设计成第1盘块存储用户名表，第2盘块用于存储根目录，第3盘块用于根目录下的子目录。 （4）、空闲盘块分配、回收函数：首先排除磁盘已满，无空闲盘块，或者已经是栈底的情况，接着设置栈指针下移一位，则空闲盘块少1。如果是空闲盘块堆栈已满状态，则把空闲盘块数据写入缓冲区，栈指针指向栈底，缓冲区内容写入新回收的盘块。最后是回收盘块，回收完毕后空闲盘块多1。 （5）、节点分配和释放函数：若没有空闲磁盘i节点，则显示相应提示信息；若空闲磁盘i节点栈空，则分为空闲磁盘i节点数可装满空闲i节点栈和剩下的空闲磁盘i节点不能装满栈区两种情况来考虑。接着初始化磁盘i节点、分配内存i节点，并从磁盘i节点读取数据到内存i节点。
Hadoop分布式文件系统：架构和设计
Hadoop分布式文件系统：架构和设计 引言 (2) 一前提和设计目标 (2) 1 hadoop和云计算的关系 (2) 2 流式数据访问 (2) 3 大规模数据集 (2) 4 简单的一致性模型 (3) 5 异构软硬件平台间的可移植性 (3) 6 硬件错误 (3) 二HDFS重要名词解释 (3) 1 Namenode (4) 2 secondary Namenode (5) 3 Datanode (6) 4 jobTracker (6) 5 TaskTracker (6) 三HDFS数据存储 (7) 1 HDFS数据存储特点 (7) 2 心跳机制 (7) 3 副本存放 (7) 4 副本选择 (7) 5 安全模式 (8) 四HDFS数据健壮性 (8) 1 磁盘数据错误，心跳检测和重新复制 (8) 2 集群均衡 (8) 3 数据完整性 (8) 4 元数据磁盘错误 (8) 5 快照 (9)
引言 云计算（cloud computing)，由位于网络上的一组服务器把其计算、存储、数据等资源以服务的形式提供给请求者以完成信息处理任务的方法和过程。在此过程中被服务者只是提供需求并获取服务结果，对于需求被服务的过程并不知情。同时服务者以最优利用的方式动态地把资源分配给众多的服务请求者，以求达到最大效益。 Hadoop分布式文件系统(HDFS)被设计成适合运行在通用硬件(commodity hardware)上的分布式文件系统。它和现有的分布式文件系统有很多共同点。但同时，它和其他的分布式文件系统的区别也是很明显的。HDFS是一个高度容错性的系统，适合部署在廉价的机器上。HDFS 能提供高吞吐量的数据访问，非常适合大规模数据集上的应用。 一前提和设计目标 1 hadoop和云计算的关系 云计算由位于网络上的一组服务器把其计算、存储、数据等资源以服务的形式提供给请求者以完成信息处理任务的方法和过程。针对海量文本数据处理,为实现快速文本处理响应,缩短海量数据为辅助决策提供服务的时间,基于Hadoop云计算平台,建立HDFS分布式文件系统存储海量文本数据集,通过文本词频利用MapReduce原理建立分布式索引,以分布式数据库HBase 存储关键词索引,并提供实时检索,实现对海量文本数据的分布式并行处理.实验结果表 明,Hadoop框架为大规模数据的分布式并行处理提供了很好的解决方案。 2 流式数据访问 运行在HDFS上的应用和普通的应用不同，需要流式访问它们的数据集。HDFS的设计中更多的考虑到了数据批处理，而不是用户交互处理。比之数据访问的低延迟问题，更关键的在于数据访问的高吞吐量。 3 大规模数据集 运行在HDFS上的应用具有很大的数据集。HDFS上的一个典型文件大小一般都在G字节至T字节。因此，HDFS被调节以支持大文件存储。它应该能提供整体上高的数据传输带宽，能在一个集群里扩展到数百个节点。一个单一的HDFS实例应该能支撑数以千万计的文件。
实验六 文件系统设计结果
实验六文件系统设计 1．目的和要求 本实验的目的是通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能和内部实现。 2．实验内容 为DOS系统设计一个简单的二级文件系统，可以实现下列几条命令DIR 列文件目录 CREATE 创建文件 DELETE 删除文件 MODIFY 修改文件 OPEN 打开文件 CLOSE 关闭文件 列目录时要列出文件名，物理地址，保护码和文件长度。 3．实验环境 ①PC兼容机 ②Windows、DOS系统、Turbo c 2.0 ③C语言 4．实验提示 ①首先应确定文件系统的数据结构：主目录、活动文件等。主目录文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。 主目录结构： Ufdname 用户名 Ufdfile 指向用户的活动文件 活动文件结构： Fpaddr 文件物理地址 Flength 文件长度 Fmode 文件属性（file mode:0-Read Only;1-Write Only;2-Read and Write(default)） Fname 文件名称 ②用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。如：file0,file1,file2…并
以编号作为物理地址，在目录中进行登记。
③本程序需要在c:下建一个名为osfile的目录及一个名为file的子目录，在利用程序创建了文件系统后，可以在这个文件夹下查看到相关的内容。5．实验程序 #include "stdio.h" #include "string.h" #include "conio.h" #include "stdlib.h" #define MAXNAME 25 /*the largest length of mfdname,ufdname,filename*/ #define MAXCHILD 50 /*the largest child*/ #define MAX (MAXCHILD*MAXCHILD) /*the size of fpaddrno*/ typedef struct /*the structure of OSFILE*/ { int fpaddr; /*file physical address*/ int flength; /*file length*/ int fmode; /*file mode:0-Read Only;1-Write Only;2-Read and Write(default);*/ char fname[MAXNAME]; /*file name*/ } OSFILE; typedef struct /*the structure of OSUFD*/ { char ufdname[MAXNAME]; /*ufd name*/ OSFILE ufdfile[MAXCHILD]; /*ufd own file*/ }OSUFD; typedef struct /*the structure of OSUFD'LOGIN*/ { char ufdname[MAXNAME]; /*ufd name*/ char ufdpword[8]; /*ufd password*/ } OSUFD_LOGIN; typedef struct /*file open mode*/ { int ifopen; /*ifopen:0-close,1-open*/ int openmode; /*0-read only,1-write only,2-read and write,3-initial*/ }OSUFD_OPENMODE; OSUFD *ufd[MAXCHILD]; /*ufd and ufd own files*/ OSUFD_LOGIN ufd_lp;
简单文件系统的实现
第三章简单文件系统的实现 3.1 设计目的和内容要求 1. 设计目的 通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部数据结构、功能以及实现过程的理解。 2．内容要求 (1) 在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储分区，在其上实现一个简单的基于多级目录的单用户单任务系统中的文件系统。在退出该文件系统的使用时，应将该虚拟文件系统以一个Windows 文件的方式保存到磁盘上，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。 (2) 文件存储空间的分配可采用显式链接分配或其他的办法。 (3) 空闲磁盘空间的管理可选择位示图或其他的办法。如果采用位示图来管理文件存储空间，并采用显式链接分配方式，那么可以将位示图合并到FAT中。 (4) 文件目录结构采用多级目录结构。为了简单起见，可以不使用索引结点，其中的每个目录项应包含文件名、物理地址、长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。 (5) 要求提供以下操作命令： my_format ：对文件存储器进行格式化，即按照文件系统的结构对虚拟磁盘空间进行布局，并在其上创建根目录以及用于管理文件存储空间等的数据结构。 my_mkdir ：用于创建子目录。 my_rmdir ：用于删除子目录。 my_ls :用于显示目录中的内容。 my_cd :用于更改当前目录。 my_create :用于创建文件。 my_open :用于打开文件。 my_close :用于关闭文件。 my_write :用于写文件。 my_read :用于读文件。
my_rm :用于删除文件。 my_exitsys：用于退出文件系统。 3 ?学时安排 授课2学时，上机9学时。 4.开发平台 C或C++均可。 5 .思考 (1)我们的数据结构中的文件物理地址信息是使用C语言的指针类型、还是整型，为什 么？ (2)如果引入磁盘索引结点，上述实现过程需要作哪些修改？ (3)如果设计的是一个单用户多任务文件系统，则系统需要进行哪些扩充(尤其要考虑读写指针问 题)？如果设计的是一个多用户文件系统，则又要进行哪些扩充？ 3.2预备知识 3.2.1 FAT文件系统介绍 1?概述 FAT文件系统是微软公司在其早期的操作系统MS-DOS及Windows9x中采用的文件系 统，它被设计用来管理小容量的磁盘空间。FAT文件系统是以他的文件组织方式一一文件分 配表(file allocation table, FAT命名的，文件分配表的每个表项中存放某文件的下一个盘块号，而该文 件的起始盘块号则保存在它的文件控制块FCB中。在文件分配表中，一般用FFFF来标识文件的结束；用0000来标识某个逻辑块未被分配，即是空闲块。为了提高文件系统的可靠性，在逻辑磁盘上通常设置两张文件分配表，它们互为备份。此外，文件分配表 必须存放在逻辑磁盘上的固定位置，而根目录区通常位于FAT2之后，以便操作系统在启动 时能够定位所需的文件，其磁盘布局如图3-1所示： 上述磁盘布局中，引导块中主要存放了用于描述分区的各种信息，包括逻辑块的大小、 文件分配表的大小及位置、根目录的大小及位置等。除此之外，用于加载操作系统内核的引
模拟一个简单二级文件管理系统
模拟一个简单二级文件管理系统 设计目的：通过具体的文件存储空间的管理、文件的物理结构、目录结构和文件操作的实现，加深对文件系统内部功能和实现过程的理解。 设计内容：模拟一个简单二级文件管理系统 一、实验内容描述 1 实验目标 本实验的目的是通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现. 2 实验要求 为DOS系统设计一个简单的二级文件系统.要求做到以下几点： ①可以实现下列命令： login 用户登录 dir 列文件目录 create 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 read 读文件 write 写文件 ②列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度. ③源文件可以进行读写保护. 二、程序主要内容 1设计思路 程序中要求每个用户在登陆后才可对其拥有的文件进行操作，用户对于其他用户的文件无操作权.文件操作包括浏览、创建、删除、打开、关闭、阅读、写入、修改模式.其他操作包括新建用户、帮助、用户登入、用户登出、退出系统. 在程序文件夹下有个名为“file”的系统根目录，此目录下包括：一个名为“mfd”的文件，记录所有注册过的帐号及密码；用户文件，以用户名作为文件名，内容为其拥有的文件名及属性；一个名为“keiji”的文件夹.“keiji”文件夹中包括：“”指针文件，记录所有已用的物理地址；一些以物理地址为名的文件，内容为文件内容. 2 数据结构 file结构体系统文件数据结构： fpaddrint，文件的物理地址、flengthint，文件长度、fmodeint，文件模式 0.只读；1.可写；2.可读写；3.保护、 fname[]char，文件名； filemode结构体文件状态数据结构： isopenint，文件当前状态，0.关闭；1.打开、modeint，文件模式 0.只读；1.可写；2.可
分布式文件系统架构设计(20201126073806)
分布式文件系统架构设计 1. 前言...................................................... 3.
2. HDFS1 (3) 3. HDFS2 (5) 4. HDFS3 ............................................................................................. 1 1 5. 结语..................................................... 1.5
1. 刖言 Hadoop 是一个由Apache基金会所开发的分布式系统基础架构。用户可以在不了解分布式底层细节的情况下，开发分布式程序。充分利用集群的威力进行高速运算和存储。 Hadoop 实现了一个分布式文件系统(Hadoop Distributed File System )，简称HDFS，解 决了海量数据存储的问题；实现了一个分布式计算引擎MapReduce ，解决了海量数据如何计 算的问题；实现了一个分布式资源调度框架YARN，解决了资源调度，任务管理的问题。而我 们今天重点给大家介绍的是Hadoop 里享誉世界的优秀的分布式文件系统-HDFS。 Hadoop 重要的比较大的版本有:Hadoop1 ,Hadoop2 , hadoop3 。同时也相对应的有HDFS1 ，HDFS2，HDFS3三个大版本。后面的HDFS的版本，都是对前一个版本的架构进行了调整优 化，而在这个调整优化的过程当中都是解决上一个版本的架构缺陷，然而这些低版本的架构缺陷也是我们在平时工作当中会经常遇到的问题，所以这篇文章一个重要的目的就是通过给大家介绍HDFS不同版本的架构演进，通过学习高版本是如何解决低版本的架构问题从而来提升我 们的系统架构能力。 2. HDFS1
操作系统课程设计-模拟文件系统
目录 第1章需求分析 (1) 第2章概要设计 (1) 系统的主要功能 (1) 系统模块功能结构 (1) 运行环境要求 (2) 数据结构设计 (2) 第3章详细设计 (3) 模块设计 (3) 算法流程图 (3) 第4章系统源代码 (4) 第5章系统测试及调试 (4) 运行结果及分析 (4) 系统测试结论 (5) 第6章总结与体会 (6) 第7章参考文献 (6) 附录 (7)
第1章需求分析 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；掌握操作系统结构、实现机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路，并了解操作系统的发展动向和趋势。 模拟二级文件管理系统的课程设计目的是通过研究Linux的文件系统结构，模拟设计一个简单的二级文件系统，第一级为主目录文件，第二级为用户文件。 第2章概要设计 系统的主要功能 1) 系统运行时根据输入的用户数目创建主目录 2) 能够实现下列命令： Login 用户登录 Create 建立文件 Read 读取文件 Write 写入文件 Delete 删除文件 Mkdir 建立目录 Cd 切换目录 Logout 退出登录 系统模块功能结构
运行环境要求 操作系统windows xp ，开发工具vc++ 数据结构设计 用户结构：账号与密码结构 typedef struct users { char name[8]; char pwd[10]; }users; 本系统有8个默认的用户名,前面是用户名,后面为密码,用户登陆时只要输入正确便可进入系统,否则提示失败要求重新输入。 users usrarray[8] = { "usr1","usr1", "usr2","usr2", "usr3","usr3", "usr4","usr4",
操作系统简单文件系统设计及实现
简单文件系统的设计及实现 一、实验目的： 1、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 2、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、实验内容： 1、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。 2、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）。 3、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 4、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、工具/准备工作： 在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。并做以下准备： 1) 一台运行Windows 2000 Professional或Windows 2000 Server的操作系统的计算机。 2) 计算机中需安装Visual C++ 6.0专业版或企业版 四、实验要求： （１）按照学校关于实验报告格式的要求，编写实验报告（含流程图）； （２）实验时按两人一组进行分组，将本组认为效果较好的程序提交检查。
一个简单的文件系统的详细设计操作系统课程设计
计算机系综合性实验告实验报 课程名称操作系统实验报告 一个简单地文件系统地详细设计． 一个简单地文件系统地详细设计一、实验目地 （1）阅读并调试一个简单地文件系统，模拟文件管理地工作过程.从而对各种文件操作命令地实质内容和执行过程有比较深入地了解. （2）了解设计一个n个用户地文件系统，每个用户可以保存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、实验要求 1、根据流程图阅读所给文件系统源程序，并对源程序加以注释（注释量达70%以上）. 2、修改、完善该系统，指出程序地bug. 三、文件系统功能设计 1. 功能设计 该文件系统是一个多用户、多任务地文件系统.对用户和用户地文件数目并没有上限.也就是说该系统允许任何用户申请空间，而且在其目录下地文件数目并不做任何地限制. 该系统可以支持地操作命令如下： ①bye——用户注销命令.当使用该命令时，用户退出系统，注销该用户功能设计并回到登陆界面. 命令格式：bye ②close——删除用户注册信息命令.执行该命令后，用户在系统中地所有信息，包括该用户目录下地所有文件都被删除.命令执行完成后返回登陆界面. 命令格式：close ③create——在当前目录下创建一个文件，且该文件不能跟当前已有地文件重名.该文件地管理信息登记在用户文件信息管理模块中.执行完该命令后回到执行命令行. 命令格式：create>file1 其中：“>”符为提示符，file1为要创建地文件名. ④delete——删除当前用户目录下地一个文件，命令执行完毕返回至命令行. 命令格式：delete>file1 其中：file1为要删除地文件名.
文件管理系统设计方案和对策
文件管理系统设计方案 传统的管理和保存文件的方式是人工生成和保管文件（包括：生成、传阅、审批、进入受控状态等），文件通常是保存在文件柜中的。 由于文件数量多，版本复杂，在实际使用中经常出现问题，例如：文件版本不一致、文件查找困难、文件管理处理历史记录报表工作量过大等。本方案旨在解决单位对大量工程和技术文件的管理，达到并确保工作人员手中文件版本的一致性、文件更改的可追溯性，同时以实现电子公告、电子通知、电子邮件、公文收发等功能来提高单位日常办公及管理的自动化。 一、文件管理系统的建设目标和意义 目标： 满足企业对文件信息进行集中管理、查询的需要 通过文件的集中管理，使企业实现资料共享，资料同步更新 企业重要文档的使用权限设置，一方面节约了资本，另一方面自动化管理，保证了资料的保密性和安全性 简化了员工查找和使用资料的工作步骤，使员工把时间放在其他更有价值的工作上，减少重复劳动，提高工作效率，为企业争取更多 利润 把无纸化办公和自动化办公结合起来，实现了无纸化和物理化文档管理的有机组合 把先进的数据库技术运用于文档管理，促进企业信息化管理的进步文件管理系统建设意义： 1、分类、管理企业文件 文件管理系统通过数据库管理，对企业纷杂的文件内容进行分门别类的管理，按照不同的介质（图片、影音、word、excel、ppt、pdf等）进行存放管理。 文件管理系统通过权限管理，对不同的员工开放不同级别的文件库，最大程
度保证企业的文件安全。 2、共享、学习企业文件 文件管理系统通过内部网络将文件资本进行共享，让更多的人分享到企业文件资本，拓宽部门和员工的知识范围。 3、应用、增值文件资本 文件管理平台构建面向企业业务流程的文件管理系统，使得工作过程中显形知识结构化，隐形知识显形化。 通过文件的不断重复应用，实现文件增值。有效的规避了人员升迁流动所造成了关键业务领域的损失，让业务运行不辍。 4、提升企业竞争力 创造企业新竞争价值，增加企业利润，降低企业成本，提高企业效率。建立企业新文化，鼓励思想自由，培育创新精神。 通过减少反应时间来提高为客户服务的水平，通过快速向市场提供产品和服务来增加收入。 二、文件管理系统的建设要求 首先是支持的文件内容要全面，从文件管理的内容角度，至少应该包括： ?对信息的发布，比如直接发布各种内容 ?对文档的管理，如各类DOC、XLS、PPT等文件 ?对数据信息的管理，如各类报表等等 有利于充分利用文件： ?对链接的处理：在内容中可以互相链接，它是有效利用文件的非常重要的环节 ?强有力的索引能力，特别是全文检索 ?对于动态数据的强有力查询能力，比如可以根据各种条件进行查询
分布式文件系统架构设计
分布式文件系统架构设计
目录 1.前言 (3) 2.HDFS1 (3) 3.HDFS2 (5) 4.HDFS3 (11) 5.结语 (15)
1.前言 Hadoop是一个由Apache基金会所开发的分布式系统基础架构。用户可以在不了解分布式底层细节的情况下，开发分布式程序。充分利用集群的威力进行高速运算和存储。 Hadoop实现了一个分布式文件系统（Hadoop Distributed File System），简称HDFS，解决了海量数据存储的问题；实现了一个分布式计算引擎MapReduce，解决了海量数据如何计算的问题；实现了一个分布式资源调度框架YARN，解决了资源调度，任务管理的问题。而我们今天重点给大家介绍的是Hadoop里享誉世界的优秀的分布式文件系统-HDFS。 Hadoop重要的比较大的版本有:Hadoop1，Hadoop2，hadoop3。同时也相对应的有HDFS1，HDFS2，HDFS3三个大版本。后面的HDFS的版本，都是对前一个版本的架构进行了调整优化，而在这个调整优化的过程当中都是解决上一个版本的架构缺陷，然而这些低版本的架构缺陷也是我们在平时工作当中会经常遇到的问题，所以这篇文章一个重要的目的就是通过给大家介绍HDFS不同版本的架构演进，通过学习高版本是如何解决低版本的架构问题从而来提升我们的系统架构能力。 2.HDFS1
最早出来投入商业使用的的Hadoop的版本，我们称为Hadoop1，里面的HDFS就是HDFS1，当时刚出来HDFS1，大家都很兴奋，因为它解决了一个海量数据如何存储的问题。HDFS1用的是主从式架构，主节点只有一个叫：Namenode，从节点有多个叫：DataNode。 我们往HDFS上上传一个大文件，HDFS会自动把文件划分成为大小固定的数据块（HDFS1的时候，默认块的大小是64M，可以配置），然后这些数据块会分散到存储的不同的服务器上面，为了保证数据安全，HDFS1里默认每个数据块都有3个副本。Namenode是HDFS的主节点，里面维护了文件系统的目录树，存储了文件系统的元数据信息，用户上传文件，下载文件等操作都必须跟NameNode进行交互，因为它存储了元数据信息，Namenode为了能快速响应用户的操作，启动的时候就把元数据信息加载到了内存里面。DataNode是HDFS的从节点，干的活就很简单，就是存储block文件块。
操作系统原理课程设计文件管理系统方案
操作系统原理课程设计 文件管理系统 院系：计算机学院三系 班级：计软05–1班 姓名：韩宇 学号：35号 指导教师：益民 2007年7 月4 日
操作系统原理课程设计任务书 一、题目：文件系统管理 二、设计要求 （1）由鲁建成，韩宇，肖鹏完成设计与实现。 （2）查阅相关资料，自学具体课题中涉及到的新知识。 （3）采用结构化、模块化程序设计方法，功能要完善，具有一定的创新。 （4）所设计的程序应有输入、输出。 一. （5）按要求写出课程设计报告，并于设计结束后1周提交。其主要容包括：封 皮、课程设计任务书，指导教师评语与成绩、目录、概述、需求分析、 概要设计、详细设计、软件的调试、总结、启谢、附录：带中文注释的程 序清单、参考文献。报告一律用 A4 纸打印，中文字体为宋体，西文字体用 Time New Roma，一律用小四号字，行距采用“固定值” 18 磅，首行缩进 2 字符。总体设计应配合软件总体模块结构图来说明软件应具有的功能。详 细设计应用传统或 N-S 流程图和屏幕抓图说明，调试的叙述应配合出错场 景的抓图来说明出现了哪些错误，如何解决的。 三、课程设计工作量 由于是设计小组团结协作完成设计任务，一般每人的程序量在200 行有效程序行左右，不得抄袭。 四、课程设计工作计划 2007 年 6 月 18 日，指导教师讲课，学生根据题目准备资料； 2007 年 6 月 19 日，进行总体方案设计； 2007 年 6 月 20 日～ 2007 年 6 月 25 日，完成程序模块并通过独立编译； 2007 年 6 月 26 日～ 2007 年 6 月 27 日，将各模块集成为一个完整的系统，并录入足够的数据进行调试运行； 2007 年 6 月 27 日～ 2007 年 6 月 29 日，验收、撰写报告； 2007 年 6 月 29 日下午，验收或总结。 指导教师签章： 教研室主任签章
分布式文件系统设计方案
分布式文件系统（DFS）解决方案 一“分布式文件系统（DFS）”概述 DFS并不是一种文件系统，它是Windows Server System上的一种客户/服务器模式的网络服务。它可以让把局域网中不同计算机上的不同的文件共享按照其功能组织成一个逻辑的分级目录结构。系统管理员可以利用分布式文件系统(DFS)，使用户访问和管理那些物理上跨网络分布的文件更加容易。通过DFS，可以使分布在多个服务器或者不同网络位置的文件在用户面前显示时，就如同位于网络上的一个位置。用户在访问文件时不再需要知道和指定它们的实际物理位置。 例如，如果您的销售资料分散在某个域中的多个存储设备上，您可以利用DFS 使其显示时就好像所有的资料都位于同一网络共享下，这样用户就不必到网络上的多个位置去查找他们需要的信息。 二部署使用“分布式文件系统（DFS）”的原因 ●访问共享文件夹的用户分布在一个站点的多个位置或多个站点上； ●大多数用户都需要访问多个共享文件夹； ●通过重新分布共享文件夹可以改善服务器的负载平衡状况； ●用户需要对共享文件夹的不间断访问；
●您的组织中有供内部或外部使用的Web 站点； ●用户访问共享文件需要权限。 三“分布式文件系统（DFS）”类型 可以按下面两种方式中的任何一种来实施分布式文件系统： 1．作为独立的分布式文件系统。 ●不使用Active Directory。 ●至多只能有一个根目录级别的目标。 ●使用文件复制服务不能支持自动文件复制。 ●通过服务器群集支持容错。 2．作为基于域的分布式文件系统。 ●必须宿主在域成员服务器上。 ●使它的DFS 名称空间自动发布到Active Directory 中。 ●可以有多个根目录级别的目标。 ●通过FRS 支持自动文件复制。 ●通过FRS 支持容错。 四分布式文件系统特性 除了Windows Server System 中基于服务器的DFS 组件外，还有基于客户的DFS 组件。DFS 客户程序可以将对DFS 根目录或DFS 链接的引用缓存一段时间，该时间由管理员指定。此存储和读取过程对于
如何实现一个文件系统
如何实现一个文件系统 本文作者： 康华：计算机硕士，主要从事Linux操作系统内核、Linux技术标准、计算机安全、软件测试等领域的研究与开发工作，现就职于信息产业部软件与集成电路促进中心所属的MII-HP Linux软件实验室。如果需要可以联系通过kanghua151@https://www.360docs.net/doc/0f1889570.html,联系他。 摘要：本文目的是分析在Linux系统中如何实现新的文件系统。在介绍文件系统具体实现前先介绍文件系统的概念和作用，抽象出了文件系统概念模型。熟悉文件系统的内涵后，我们再近一步讨论Linux系统中和文件系统的特殊风格和具体文件系统在Linux中组成结构，为读者勾画出Linux中文件系统工作的全景图。最后，我们再通过Linux中最简单的Romfs 作实例分析实现文件系统的普遍步骤。（我们假定读者已经对Linux文件系统初步了解） 什么是文件系统 首先要谈的概念就是什么是文件系统，它的作用到底是什么。 文件系统的概念虽然许多人都认为是再清晰不过的了，但其实我们往往在谈论中或多或少地夸大或片缩小了它的实际概念（至少我时常混淆），或者说，有时借用了其它概念，有时说的又不够全面。 比如在操作系统中，文件系统这个术语往往既被用来描述磁盘中的物理布局，比如有时我们说磁盘中的“文件系统”是EXT2或说把磁盘格式化成FAT32格式的“文件系统”等——这时所说的“文件系统”是指磁盘数据的物理布局格式；另外，文件系统也被用来描述内核中的逻辑文件结构，比如有时说的“文件系统”的接口或内核支持Ext2等“文件系统”——这时所说的文件系统都是内存中的数据组织结构而并非磁盘物理布局。还有些时候说“文件系统”负责管理用户读写文件——这时所说的“文件系统”往往描述操作系统中的“文件管理系统”，也就是文件子系统。 虽然上面我们列举了混用文件系统的概念的几种情形，但是却也不能说上述说法就是错误的，因为文件系统概念本身就囊括众多概念，几乎可以说在操作系统中自内存管理、系统调度到I/O系统、设备驱动等各个部分都和文件系统联系密切，有些部分和文件系统甚至未必能明确划分——所以不能只知道文件系统是系统中数据的存储结构，一定要全面认识文件系统在操作系统中的角色，才能具备自己开发新文件系统的能力。 为了澄清文件系统的概念，必须先来看看文件系统在操作系统中处于何种角色，分析文件系统概念的内含外延。所以我们先抛开Linux文件系统的实例，而来看看操作系统中文件系统的普遍体系结构，从而增强对文件系统的理论认识。 下面以软件组成的结构图1[1]的方式描述文件系统所涉及的内容。 图1 ：文件系统体系结构层次图 1[1]请参见OPERATION SYSTEMS INTERNALS AND DESIGN PRINCIPLES一书第12章
3种分布式文件系统
第一部分CEPH 1.1 特点 Ceph最大的特点是分布式的元数据服务器通过CRUSH，一种拟算法来分配文件的locaiton，其核心是 RADOS（resilient automatic distributed object storage)，一个对象集群存储，本身提供对象的高可用，错误检测和修复功能。 1.2 组成 CEPH文件系统有三个主要模块： a)Client：每个Client实例向主机或进程提供一组类似于POSIX的接口。 b)OSD簇：用于存储所有的数据和元数据。 c)元数据服务簇：协调安全性、一致性与耦合性时，管理命名空间（文件名和 目录名） 1.3 架构原理 Client：用户 I/O：输入/输出 MDS：Metadata Cluster Server 元数据簇服务器 OSD：Object Storage Device 对象存储设备
Client通过与OSD的直接通讯实现I/O操作。这一过程有两种操作方式： 1. 直接通过Client实例连接到Client； 2. 通过一个文件系统连接到Client。 当一个进行打开一个文件时，Client向MDS簇发送一个请求。MDS通过文件系统层级结构把文件名翻译成文件节点（inode），并获得节点号、模式（mode）、大小与其他文件元数据。注意文件节点号与文件意义对应。如果文件存在并可以获得操作权，则MDS通过结构体返回节点号、文件长度与其他文件信息。MDS同时赋予Client操作权（如果该Client还没有的话）。目前操作权有四种，分别通过一个bit表示：读（read）、缓冲读（cache read）、写（write）、缓冲写（buffer write）。在未来，操作权会增加安全关键字，用于client向OSD证明它们可以对数据进行读写（目前的策略是全部client 都允许）。之后，包含在文件I/O中的MDS被用于限制管理能力，以保证文件的一致性与语义的合理性。 CEPH产生一组条目来进行文件数据到一系列对象的映射。为了避免任何为文件分配元数据的需要。对象名简单的把文件节点需要与条目号对应起来。对象复制品通过CRUSH（著名的映射函数）分配给OSD。例如，如果一个或多个Client打开同一个文件进行读操作，一个MDS会赋予他们读与缓存文件内容的能力。通过文件节点号、层级与文件大小，Client可以命名或分配所有包含该文件数据的对象，并直接从OSD簇中读取。任何不存在的对象或字节序列被定义为文件洞或0。同样的，如果Client打开文件进行写操作。它获得使用缓冲写的能力。任何位置上的数据都被写到合适的OSD上的合适的对象中。Client 关闭文件时，会自动放弃这种能力，并向MDS提供新的文件大小（写入时的最大偏移）。它重新定义了那些存在的并包含文件数据的对象的集合。 CEPH的设计思想有一些创新点主要有以下两个方面： 第一，数据的定位是通过CRUSH算法来实现的。