操作系统：实验七文件管理

文章目录

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验准备

数据结构定义

以下是一些基本的数据结构定义：

文件目录项

class FileDirectoryEntry:
    def __init__(self, filename, fid, size, faddr):
        self.filename = filename  # 文件名
        self.fid = fid  # 文件唯一标识符
        self.size = size  # 文件大小（记录个数）
        self.faddr = faddr  # 文件首地址（在FAT中的索引）

文件分配表（FAT）项

class FATEntry:
    def __init__(self, next_block):
        self.next_block = next_block  # 下一个块的索引，-1表示文件结束

模拟程序设计

以下是模拟程序设计的概要：

初始化磁盘和FAT

def init_disk(disk_size):
    disk = [0] * disk_size  # 模拟磁盘块
    fat = [FATEntry(-1)] * disk_size  # 初始化FAT，-1表示空闲块
    return disk, fat

分配磁盘空间

def allocate_space(fat, num_blocks):
    free_blocks = []
    for i, entry in enumerate(fat):
        if entry.next_block == -1:  # 空闲块
            free_blocks.append(i)
        if len(free_blocks) == num_blocks:
            for i in range(num_blocks - 1):
                fat[free_blocks[i]].next_block = free_blocks[i + 1]
            fat[free_blocks[-1]].next_block = -1
            return free_blocks
    return None

保存文件

def save_file(disk, fat, file_dir, filename, records):
    fid = len(file_dir)  # 分配文件ID
    file_dir_entry = FileDirectoryEntry(filename, fid, len(records), 0)
    file_dir.append(file_dir_entry)
    
    blocks = allocate_space(fat, len(records))
    if blocks is None:
        print("Not enough space")
        return
    
    for i, block in enumerate(blocks):
        disk[block] = records[i]  # 保存记录到磁盘
        file_dir_entry.faddr = blocks[0]  # 更新文件首地址
        fat[block].next_block = blocks[i + 1] if i < len(blocks) - 1 else -1
    file_dir_entry.size = len(records)

增加记录

def add_record(disk, fat, file_dir, filename, record):
    file_entry = next((entry for entry in file_dir if entry.filename == filename), None)
    if file_entry is None:
        print("File not found")
        return
    
    new_block = allocate_space(fat, 1)[0] if file_entry.size < len(disk) else None
    if new_block is None:
        print("Not enough space")
        return
    
    disk[new_block] = record
    last_block_index = file_entry.faddr + file_entry.size - 1
    fat[last_block_index].next_block = new_block
    fat[new_block].next_block = -1
    file_entry.size += 1

主程序

def main():
    disk_size = 100  # 假设有100个磁盘块
    disk, fat = init_disk(disk_size)
    file_dir = []  # 文件目录

    # 保存文件
    save_file(disk, fat, file_dir, "file1", ["record1", "record2", "record3"])
    
    # 显示文件目录、位示图、索引表
    print("File Directory:", file_dir)
    print("Bitmap:", [1 if entry.next_block != -1 else 0 for entry in fat])
    print("Index Table:", [(entry.fid, entry.faddr) for entry in file_dir])
    
    # 增加记录
    add_record(disk, fat, file_dir, "file1", "record4")
    
    # 显示文件目录、位示图、索引表
    print("Updated File Directory:", file_dir)
    print("Updated Bitmap:", [1 if entry.next_block != -1 else 0 for entry in fat])
    print("Updated Index Table:", [(entry.fid, entry.faddr) for entry in file_dir])

if __name__ == "__main__":
    main()

这个模拟程序提供了一个基本的框架，可以根据实验要求进行扩展和修改。例如，可以添加文件删除功能、文件读取功能，或者实现不同的文件物理结构，如链接结构或索引结构。

作者：Argonaut春