文件系统存储空间管理模拟实验报告 - 图文

课程名称 计算机操作系统 实验名称 文件系统存储空间管理模拟 姓 名 学 号 专业班级 实验日期 成 绩 指导老师 一、实验目的

根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的

态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录。

二、实验原理

用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并将其状态由0变到1。当释放某一物理块时，已知其在磁盘中的物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为0。

三、主要仪器设备 PC机（含有VC） 四、实验内容与步骤

实验内容：1. 模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、 索引分配方法；2. 文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图方法；

步骤如下：

1. 输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；

（1）磁盘基本信息：磁盘柱面数m, 每柱面磁道数p, 每磁道物理块数q； （2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为： Size= ceil（（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/（sizeof(int)*8）） （3）申请大小为size的整数数组map，并对其进行随机初始化。 例如：假设m=2, p=4, q=8, 共有64个磁盘块， 若sizeof(int)=2, 则位示图大小为4，map[4]如下： map[0] map[1] map[2] map[3] 15 0 1 1 14 0 0 0 0 13 1 1 1 0 12 1 0 1 0 11 0 1 0 1 10 1 1 0 0 9 0 0 1 0 8 0 0 1 0 7 1 0 1 0 6 1 0 0 1 5 0 1 0 1 4 0 1 1 0 3 1 0 1 0 2 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 位示图中每一位对应的相对磁盘块号如下图，磁盘块号由小到大对应于数组的低地址到高地址位上。即map[0]的第0位到第15位分别对应0号磁盘块到15号磁盘块的状态，map[1]的第0位到第15位对应16号磁盘块到31号磁盘块的状态，以此类推。 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 map[0] 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 map[1] 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 map[2] 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 map[3] 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 如上表所示， 29号磁盘的状态存在map[1]中，对应于第13位； 2. 输出初始位示图信息；

3. 输入文件分配或释放请求， （1）格式：“+ 文件名 申请块数” 或 “ - 文件名 ” “+”表示申请文件分配，“-”表示删除文件 如： + F1 5

4. 根据请求完成相应操作。

（1）若为分配申请x个盘块，则在位示图中找到x个为0的位，将其修改为“1”，计算相应具体物理设备的柱面号C、磁道号H和物理块号R，并将CHR地址或相对磁盘块号记录在文件目录中。输出位示图修改位置、分配的磁盘块CHR地址、修改后的目录和位示图信息。否则，空间不够，退出执行下一条请求； ? 计算公式如下：

a. 已知位示图中的下标i , j, 计算相对块号 Block= i*sizeof( int )*8+j

b. 已知相对块号计算柱面、磁道、物理块号如下：

柱面号 C= 相对块号/(每柱面磁道数*每磁道物理块数) 磁道号 H= 相对块号%（每柱面磁道数*每磁道物理块数）/ 每磁道物理块数

物理块号 R= 相对块号%每磁道物理块数 ? 文件目录如下（以索引表分配为例）： 首个物理块CHR文件名 块个数 索引表 地址 beta (0，0，0) 2 (0,0,0)(0,0,1) Alpha Toyota Sony

文件名 beta Alpha Toyota 首个物理块地址(相对) 0 3 8 块个数 2 3 3 索引表 (0,2,3)? (3,6,7)? (8, 9,12)? (2,3,0) 4 3 3 (2,3,0) （4 9 12）… （ (2）若为删除申请，则从目录中找到要删除的文件所在的目录项，读取索引表，依次读

取文件相应的盘块CHR地址, 计算该盘块的相对磁盘块号，再计算其相应信息在位示图中的位置( i,j)，将位示图中的相应位有“1”改为“0”， 并从目录中删除该目录项。输出删除的磁盘块CHR地址、相应位示图修改位置、修改过的位示图和目录。

计算过程如下：

相对磁盘块号 = 柱面号*每柱面磁道数*每磁道物理块数+

磁道号*每磁道物理块数+ 物理块号

i = 相对磁盘块号/ (sizeof(int)*8) j = 相对磁盘块号% (sizeof(int)*8)

五、实验流程图

图一 文件空闲区分配算法

图二 文件空闲区回收算法