简易文件系统模拟

编码实现简易的文件系统，功能包括磁盘初始化、新建文件、删除文件、更新文件、查找文件、文件统计、磁盘统计、分配策略选择。

本项目系 《操作系统》 课程设计的实践项目，旨在帮助理解文件系统的基本原理和实现方式。

需求

1. 磁盘空间的模拟: 通过二维数组fileData [x][x]模拟磁盘空间。
2. 分配算法: 连续分配法，在fileData内为文件分配连续的空闲存储空间。
3. 文件系统功能
   1. 磁盘初始化：初始化相关数据结构，完成磁盘的初始化（若磁盘已存储信息，相当于格式化磁盘）
   2. 新建文件：输入文件名和文件内容，创建文件（文件不允许重名）
   3. 删除文件：输入文件名，删除文件（若没有找到，给出适当提示）
   4. 更新文件：输入文件名，找到该文件并显示内容，然后重新输入内容保存到该文件（若没有找到，给出适当提示）
   5. 查找文件：输入文件名，显示文件内容（若没有找到，给出适当提示）
   6. 文件统计：按文件大小，从大到小按行显示所有文件（文件名+文件大小+文件内容）
   7. 磁盘统计：打印磁盘存储情况（格式化打印数组fileData，空闲元素打印'-'）
   8. 分配策略：最先适配、最佳适配、最坏适配（默认为最先适配）

操作

DISK SIMULATION console (types 'exit' to quit)

console >

在控制台中，提供基于指令的操作。

# 查看帮助信息
help

# 以给定的行数和列数初始化磁盘空间。
init <rows> <cols>

#  修改磁盘分配策略
mode <strategy, 0=first, 1=best, 2=worst>

# 写入文件内容到磁盘
w <file> [new_content...]

# 从磁盘中删除文件
rm <file>

# 查看文件内容
cat <file>

# 列出当前磁盘中的所有文件
ls

# 执行磁盘整理 （额外功能）
defragment

实现逻辑

指令系统（commands.c/h）

1. 命令注册机制

   • 使用 Command 结构体存储命令信息（名称、用法、描述和执行函数）
   • 通过 register_command 函数注册新命令
   • 支持最多 32 个命令（MAX_COMMANDS）

2. 命令解析器

   • parse_args 函数负责将输入字符串解析为参数数组
   • 支持空格和制表符作为分隔符
   • 每条命令最多支持 16 个参数（MAX_ARGS）

3. 控制台运行器

   • console_run 函数提供交互式命令行界面
   • 支持命令历史记录和退出功能
   • 内置帮助系统，显示所有可用命令

文件系统（file_system.c/h）

1. 存储结构

   • 使用二维字符数组模拟磁盘存储空间
   • 支持动态大小的磁盘空间（通过 rows 和 cols 指定）
   • 文件元数据存储在独立的数组中

2. 文件管理

   • FileMeta 结构体存储文件元信息（名称、位置、大小）
   • 支持最多 32 个文件（MAX_FILE_COUNT）
   • 文件名最大长度为 10 字符（MAX_FILE_NAME_LENGTH）

3. 空间分配策略

   • 实现三种分配策略：
     • 最先适配（First Fit）：选择第一个足够大的空闲空间
     • 最佳适配（Best Fit）：选择最小的足够大的空闲空间
     • 最坏适配（Worst Fit）：选择最大的空闲空间
   • 使用连续分配方式，将二维空间视为一维连续空间处理

4. 文件操作

   • 文件创建：检查名称唯一性，分配空间，写入内容
   • 文件删除：清除内容，更新元数据
   • 文件读取：支持跨行读取，自动添加字符串结束符
   • 文件更新：先删除后重新创建

5. 磁盘维护

   • 碎片整理：将文件重新排列，合并空闲空间
   • 磁盘统计：显示存储使用情况

控制台界面（file_console.c）

1. 用户交互

   • 提供命令行界面进行文件系统操作
   • 支持文件内容的输入和显示
   • 提供友好的错误提示

2. 命令实现

   • init：初始化磁盘空间
   • mode：切换分配策略
   • w：写入文件内容
   • rm：删除文件
   • cat：查看文件内容
   • ls：列出所有文件
   • defrag：执行碎片整理

3. 状态管理

   • 维护全局磁盘状态
   • 提供磁盘未初始化的检查
   • 支持命令执行结果的反馈

开源协议

本项目代码基于 GNU General Public License v3.0 开源。

Supports

万分感谢 Jetbrains 慷慨地提供了开源许可证，让我可以专心致力于开发此项目及其他开源项目之上。