fileSystem

模拟实现linux文件系统。inode、superBlock......

The simulation of the linux file system.

实现环境：

Ubuntu 14.04
C++高级操作语言
vim编辑器

通过**C++**调用linux系统函数，一块硬盘（创建的一个文件，本程序中是DISK）上实现一个简单的linux文件系统。

##主要数据结构

###Inode### 索引节点数据结构。

class Inode{
public:
	Inode();

	static const int SIZE = 64;
	int flags;						//本节点是否使用标志位
	int owner;						//所有这是谁，程序中只有模拟功能，并无其他用途，取值0或者1
	int size;


	int ptr[13];					//索引指针，共有13个。1~9为直接索引10为单词索引，11为二次索引，12为三次所以
};

索引节点索引指针如图所示：

###InodeBlock### 索引块

class InodeBlock{
	public:
		static const int SIZE = DISK_BLOCK_SIZE/Inode::SIZE;
		Inode node[SIZE];
};

###Indirect### class IndirectBlock{ public: static const int SIZE = DISK_BLOCK_SIZE/sizeof(int); int ptr[SIZE]; };

###superblock### 文件系统中第一个数据块

class SuperBlock{

public:
	int size;				//这个硬盘（DISK）中总得Block数目
	int isize;				//索引节点的数目
	int freeList;			//未使用数据块位置
};

##主要流程

创建fileSystem
格式化硬盘（fileSystem::formatDisk）:初始化全部Block，初始化superblock。
创建文件（fileSystem::create）：初始化inodeBlockTable。
打开文件（fileSystem::open（））: 记录已新建文件数
写入字符：（fileSystem::write）:通过索引节点寻找空白block（fileSystem::allocate函数），写入。
展示：（fileSystem::show()）,通过屏幕打印出来。

##主要函数

fileSystem.cpp

FormatDisk() 当处于没有文件存在状态时初始化文件系统:填写superblock，并初始化所用的block中数据为零。
Shutdown() 关闭文件并关闭Disk。
Create() 创建文件。在inodeblock table（即本程序中预设的在superBlocks下的四个inodeBlock）中写入数据。
Open() 打开一个已存在的文件。
Write() 参数有file descriptor，buffer数组，buffer长度。
Seek() 参数有file descriptor，查找写入数据的位置，（这里保留了UNIX文件系统的三个变量：SEEK SET, SEEK CUR, and SEEK END）
Close() 参数有file descriptor。关闭文件，File descriptor table和Seek pointer table从移除入口。
Close() 参数有file descriptor，把inode写回disk，移除所有入口。
Allocate()函数比较关键，寻找freeblocks的位置，以向后来空白block写入数据。
Free() free一个block，并添加到free list

Disk.cpp

Constructor Disk() 作用是建立DISK，如果不存在就初始化superblock为0
read() 硬盘读操作。只能读数据的一个block。重载了三次，分别被用来读superblock、inodeblocks、indrection blocks。其中inodeBlocks是一个单位Block，包括4个inode。Inderction blocks 中含有指针指向inodeblocks的指针。
Write() 硬盘写操作。只能写数据的一个block, 重载了三次，分别被用来写superblock、inodeblocks、indrection blocks。
Stop() 停止硬盘运行。

。。。

##tips

本程序中一个Block含有4个inode，一个inode含有16个int，即64个byte。
本程序在一个新建的DISK文件上操作。DISK即硬盘。DISK上共有1024个Block.

##说明

演示成果中每一行代表一个block。第一行是superBlock.第2~5行为inodeBlockTable，用来存放数据块信息。第6行向后是可以存放数据的Block。
如图所示：第一行中第一个inode（每个inode占用16个字节）中存放的三个数据分别为：

1024：总BLock数
4: inodeBlockTable所占大小
6: freeBlock（即）起始位置

当新建file1，并向其中输入：“任意字符****”。fileSystem通过寻找发现第5个BLock为空，后写入字符串。修改superblock（刚开始时superBlock三个字符分别为1024、4、5），修改inodeBlockTable：

1：flag,当前inode是否已被写入
1：owner
42：文件大小（即输入的字符串大小）
5：存放文件的block位置

第五个Block为存放file1的位置。

接着新建文件file2

显示结果如图：

接着新建文件file3

显示结果如图：

注意第三个图中inodeBlockTable中（即2~5行），前三个inode的数据（第二行）已经改变。

jybhaha/fileSystem

fileSystem

fileSystem.cpp

Disk.cpp