文件系统管理项目说明文档

项目说明

基本任务
- 在内存中开辟一个空间作为文件存储器，在其上实现一个简单的文件系统
- 退出这个文件系统时，需要该文件系统的内容保存到磁盘上，以便下次可以将其回复到内存中来
具体要求
- 文件存储空间管理可采取链接结构（如FAT文件系统中的显式链接等）或者其他学过的方法
- 空闲空间管理可采用位图或者其他方法
- 文件目录采用多级目录结构，目录项目中应包含：文件名、物理地址、长度等信息
- 需提供格式化，创建子目录，删除子目录，显示目录，更改当前目录，创建文件，打开文件，关闭文件，写文件，读文件，删除文件等操作

功能实现

各部分组件说明

顶部菜单栏，提供了所有文件操作，包括格式化，保存，增加/删除/重命名和关于，教程
上方地址栏显示当前选中文件/文件夹绝对路径
左侧文件目录，以树状结构展示文件架构
右侧文本编辑框，实时显示选中文件的内容，修改后点击下方SAVE按钮可保存
下方脚注显示当前选中文件/文件夹的信息
右键显示菜单

实现原理

构建一个FileSystem类（见file_system_components.py，可以模拟文件系统的各种操作，其中：
- 文件块用FCB类表示，存储其名称、长度、创建时间、修改时间
- 磁盘存储用Disk类表示
- 文件组织方式采用链接方式中的FAT方法。代码中构建了一个FAT类，以存储文件的链表存储结构。
- 空闲区间用位图存储，以FreeSpace类表示
- 多级目录用FileTree表示，其中：
  - FileTreeNode为多级目录中的文件夹结点
  - 多级目录中的文件结点直接为FCB，且一定为叶节点

增加文件时，增加FCB块，并加入到FileTree中；写入时，额外写入到磁盘Disk中，同时将FreeSpace中对应位置赋值0：

cur_index = FAT_END

while data != "":
    next_index = self.find_free_index()
    if next_index == -1:
        raise AssertionError("don't have enough space!!")
        if cur_index == FAT_END:
            fcb.start_address = next_index
            else:
                self.fat.table[cur_index] = next_index

                self.disk[next_index] = data[:BLOCK_SIZE]
                data = data[BLOCK_SIZE:]
                self.free_space.bitmap[next_index] = SPACE_OCCUPY

                cur_index = next_index
                self.fat.table[cur_index] = FAT_END

删除文件同理：

cursor = fcb.start_address
if cursor is not None:
    while cursor != FAT_END:
        self.disk[cursor] = ""
        self.free_space.bitmap[cursor] = SPACE_FREE

        next_position = self.fat.table[cursor]
        self.fat.table[cursor] = SPACE_FREE

        cursor = next_position

构建对应的UI，并用PyQt中的QTreeView模拟左侧的树结构，每次操作后更新QTreeView中的model

运行方法

直接运行已经通过pyinstaller生成了Windows上的可执行文件。在Windows系统上点击file_system_main.exe，即可运行程序
编译运行
- Python version：3.8
- 安装PyQt5和qt-material（用来应用本程序所需的UI样式）和bitarray（用位图表示剩余空间）
```
pip install PyQt5
pip install qt-material
pip install bitarray
```
- 运行源码
```
python file_system_main.py
```