作業系統課設計：C/C++實現二級目錄文件系統完整指南

這是一個作業系統課程設計專案：模擬實現二級目錄文件系統。專案用disk.txt文本文件模擬硬碟，支援基本文件操作命令，root為超級用戶（預置於disk.txt）。

系統架構設計

磁碟佈局（disk.txt）

• 模擬100個物理塊，每塊512字節，用換行符分隔 → 總長51,301字節
• 1#：MFD塊（主文件目錄）
• 2#-17#：UFD塊（用戶文件目錄，16用戶各佔1塊）
• 18#-33#：UOF塊（用戶打開文件表，16用戶各佔1塊）
• 34#-100#：數據塊（存放文件內容）

關鍵數據結構

MFD項（32字節，每塊16項，最多16用戶）

typedef struct mfd {
    char username[14];  // 用戶名
    char userpwd[14];   // 密碼
    int link;           // 該用戶UFD所在物理塊號
} MFD;

UFD項（32字節，每塊16項，每用戶最多16文件）

typedef struct {
    char filename[14];  // 文件名
    int mode;           // 權限：0唯讀 1唯寫 2讀寫
    int length;         // 文件長度（字節）
    int addr;           // 首物理塊號
} UFD;

UOF項（32字節，每塊16項，每用戶最多同時開16文件）

// 包含：文件名、屬性、狀態(打開/建立)、讀指針、寫指針

數據塊鏈結構

typedef struct cluster {
    int num;            // 物理塊號
    long nextcluster;   // 下一物理塊號
    char data[256];     // 數據區（示例為256字節）
    int is_data;        // 是否為數據塊標記
} Cluster;

核心技術亮點

1. 函數指針表驅動命令分發

避免冗長的if-else或switch-case，定義命令處理結構體：

typedef void(*func)(void);
typedef struct hand {
    char *pname;
    func handler;
} HAND_TO;

HAND_TO handlerlist[] = {
    {"Chmod", do_Chmod}, {"Chown", do_Chown}, {"Mv", do_Mv},
    {"Copy", do_Copy}, {"Type", do_Type}, {"Passwd", do_Passwd},
    {"Login", do_Login}, {"Logout", do_Logout}, {"Create", do_Create},
    {"Delete", do_Delete}, {"Open", do_Open}, {"Close", do_Close},
    {"Write", do_Write}, {"Read", do_Read}, {"Help", do_Help},
    {"dir", do_dir}, {"sysc", do_sysc}, {"Register", do_register},
    {"Exit", do_exit}, {"Clear", do_Clear}, {NULL, NULL}
};

單次for循環遍歷即可高效分發，代碼簡潔且易擴展。

2. 讀寫指針的巧妙設計

難點：UFD僅記錄文件起始物理塊。寫指針只需記錄末塊偏移量即可追加；但讀指針位置不固定，若只記末塊偏移無法定位當前讀塊。
解法：讀指針記錄「當前總字節數」。

• 當前物理塊號 = 讀指針 / 256
• 塊內偏移量 = 讀指針 % 256

3. 寫入邏輯核心代碼片段

void do_Write() {
    // 權限檢查、獲取起始塊、計算需新增塊數...
    // 從空閒表分配新塊（首次適應法），鏈接形成鏈表
    // 循環寫入數據，處理跨塊邊界
    // 更新寫指針位置
}

專案總結與資源

• 啟動時將disk.txt載入內存（二維vector存儲結構體），操作內存，sysc命令同步回磁碟
• 完整源碼託管於GitHub，歡迎fork完善

本專案涵蓋文件系統核心機制，是理解作業系統存儲管理的優秀實踐案例。