UNIX磁盤空間管理

實驗報告課程：操作系統(tǒng)班級：姓名：學(xué)號:成績：指導(dǎo)教師：實驗日期：實驗密級：預(yù)習(xí)程度：實驗時間：儀器組次：必修/選修:實驗序號：實驗名稱：UNIX磁盤空間管理算法實驗?zāi)康呐c要求：目的：掌握UNIX外存空間管理中的分組鏈接算法。要求：在程序運行的結(jié)果中應(yīng)包含磁盤塊的分配與回收操作。可根據(jù)輸入的文件名、文件大小進(jìn)行模擬磁盤分配，并在每次分配與回收后顯示分配與回收是否成功，以及分配、回收的磁盤塊號。在程序執(zhí)行過程中，至少應(yīng)包含分配不成功一次的信息?？梢圆榭串?dāng)前磁盤塊的使用情況：哪些塊空閑，哪些塊被哪些文件占用。實驗儀器:名稱型號數(shù)量微機(jī)1實驗三UNIX磁盤空間管理算法一、實驗內(nèi)容編寫C語言程序，模擬UNIX磁盤空間管理中使用的分組鏈接法。定義一個記錄磁盤塊號的堆棧S—free[10]，以及記錄棧中現(xiàn)有磁盤塊數(shù)的變量S—nfree。定義一個由40個元素構(gòu)成的結(jié)構(gòu)數(shù)組block[40]用作磁盤塊存放。structsize{intblocl[10];}structblocd{structsizea[10];〃用于在空閑磁盤塊號鏈中存放磁盤塊號}block[40];假設(shè)系統(tǒng)中文件的最大容量為100個磁盤塊，且最多只有5個文件，定義一個由5個元素構(gòu)成的結(jié)構(gòu)數(shù)組file[5]用于記錄各個文件占用的磁盤塊，。structFile{intfileblocd[100];〃用于記錄分別分配給文件的磁盤塊號}file[5];編寫函數(shù)init()完成空閑磁盤塊號堆棧、空閑磁盤塊號隊列及記錄文件占用磁盤塊狀態(tài)的file結(jié)構(gòu)數(shù)組。編寫函數(shù)alloc(fileno,blockd),完成磁盤塊的分配操作。其中的參數(shù)fileno為文件序號，用于指定需要分配的文件。編寫函數(shù)free(fileno)，完成文件占用磁盤塊的釋放操作。其中的參數(shù)fileno為文件序號，用于指定需要釋放磁盤塊的文件。編寫main()函數(shù)完成下列操作：調(diào)用init()函數(shù)完成初始設(shè)置。從終端輸入命令，控制磁盤塊的分配與回收操作。二、實驗要求在程序運行的結(jié)果中應(yīng)包含磁盤塊的分配與回收操作?？筛鶕?jù)輸入的文件名、文件大小進(jìn)行模擬磁盤分配，并在每次分配與回收后顯示分配與回收是否成功，以及分配、回收的磁盤塊號。在程序執(zhí)行過程中，至少應(yīng)包含分配不成功一次的信息?？梢圆榭串?dāng)前磁盤塊的使用情況：哪些塊空閑，哪些塊被哪些文件占用。三、實驗思路成組鏈接法：按照題目要求，首先把文件存儲設(shè)備中的所有空閑快按每10塊分為一組，每組的第一塊用來存放前一組中各塊的塊號和總塊數(shù)。按照題目要求進(jìn)行分組之后，系統(tǒng)可根據(jù)申請者的要求進(jìn)行空閑塊的分配和回收。首先確定結(jié)構(gòu)體：1）用作磁盤塊存放的結(jié)構(gòu)數(shù)組：structsize{intblocl[10];}structblocd{structsizea[10];〃用于在空閑磁盤塊號鏈中存放磁盤塊號}block[40];每10塊為一組，分為40組。每塊中有10個空閑塊。2）各文件占用的磁盤塊結(jié)構(gòu)體：structfile{intfileblocd[100];intlength;}file[5];每個文件的最大容量是100個磁盤塊fileblocd[100]，最多5個文件，length表示文件長度。確定全局變量：ints_free[10];〃記錄磁盤塊號的堆棧

〃記錄棧中現(xiàn)有磁盤塊數(shù)的變量〃分配或回收的文件號ints_nfree=〃記錄棧中現(xiàn)有磁盤塊數(shù)的變量〃分配或回收的文件號intn;intm;〃分配的文件大小intCurrent=39;〃表示當(dāng)前外存最后組號3.初始化函數(shù)init()在初始化時，需要記錄每組空閑塊的塊號，并且將最后一組空閑塊的塊號信息送入內(nèi)存數(shù)組s_free[10]中，因為分配時是從最后一組開始的。在此，我把每組的最后一塊的10個空間用來記錄這一組空閑塊的塊號，如第一組的最后一塊十個數(shù)0-9:block[1].a[9].blocl[0]=0，block[1].a[9].blocl[1]=1……block[1].a[9].blocl[9]=9分別表示這一組的十個空閑塊塊號是0-9。此外，在初始化時，還需要將文件塊號的數(shù)組清零：for(intq=0;q<=4;q++){〃文件塊號的數(shù)組清零for(intp=0;p<=99;p++){file[q].fileblocd[p]=0;}file[q].length=0;}完成之后，需要調(diào)整當(dāng)前外存最后組號和棧中現(xiàn)有的磁盤塊數(shù)。分配函數(shù)voidalloc(intm_alloc,intn_alloc)，其中m_alloc為需要分配的塊數(shù)，n_alloc為文件號：在分配時，按照后進(jìn)先出的原則，分配程序在取走s_nfree所指的塊號后，做s_nfree=s_nfree-1的操作。分配時以10個空閑塊為一組進(jìn)行分配，當(dāng)文件所需要的塊數(shù)不足10個時，直接分配，并將剩余的空閑塊保存在內(nèi)存堆棧中，以便于下次分配或釋放使用；當(dāng)文件所需要的塊數(shù)超過10個時，每分配完10個(s_nfree==-1時)，再從外存中讀取10個空閑塊進(jìn)入內(nèi)存堆棧進(jìn)行分配，剩余部分保存在內(nèi)存堆棧中。具體實現(xiàn)如下：for(inti=0;i<m_alloc;i++){if(s_nfree==-1){for(intk=0;k<=9;k++){s_free[k]=block[Current].a[9].blocl[k];block[Current].a[9].blocl[k]=0;}Current--;s_nfree=9;}file[n_alloc].fileblocd[i]=s_free[s_nfree];s_nfree--;}回收函數(shù)free(intm_free,intn_free)，其中m_free表示需要回收文件的長度，n_free表示需要回收的文件號：在回收空閑塊時，同樣利用文件管理堆棧進(jìn)行，首先將需要回收的空閑塊釋放到內(nèi)存堆棧中，把需要回收的物理塊號放入s_nfree+1的位置處，再做s_nfree++操作，當(dāng)內(nèi)存堆棧滿了之后(s_nfree==9時)，表示回收結(jié)束，并將文件長度置為0。如果此時還有新的物理塊需要回收，將剛剛回收的10個塊號寫入外存中，然后將s_nfree置為-1，并將Current+1另起一個新堆棧。具體實現(xiàn)如下：for(inti=0;i<m_free;i++){if(s_nfree==9){Current++;for(intk=0;k<=9;k++){block[Current].a[9].blocl[k]=s_free[k];s_free[k]=0;}s_nfree=-1;}s_free[s_nfree+1]=file[n_free].fileblocd[i];printf("%d",file[n_free].fileblocd[i]);file[n_free].fileblocd[i]=0;s_nfree++;}

main()函數(shù)：調(diào)用init()函數(shù)初始化，并設(shè)計目錄(分配、回收、查看、退出)，控制磁盤的分配和回收，在此要注意防止用戶的非法輸入。四、運行結(jié)果

10211813415016618219821423024610211813415016618219821423024626227829431032639838210310410510610710810911011111211311411511611711912012112212312412512612712812913013113213313513613713813914014114214314414514614714814915115215315415515615?15815916016116216316416516?1681691701711721731741?517617?1?81?9180181183184185186187188189190191192193194195196197199200201202203204205206207208209210211212213215216217218219220221222223224225226227228229231232233234235236237238239240241242243244245247248249250251252253254255256257258259260261263264265266267268269270271272273274275276277279280281282283284285286287288289290291292293295296297298299300301302303304305306307308309311312313314315316317318319320321322323324325327328329330331332333334335336337338339340399397396395394393392391390389388387386385384383123456789101112131415161?181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666?6869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101381377內(nèi)存緩沖區(qū)中的空閑塊號：377380379378未分配空間的文件：芻分配空間的文件:t青選擇操作:1、分配2、回收L查看4、退出4Press己nykeytocontinue五、實驗體會通過這次實驗，我對外存空間管理的成組鏈接法有了更深刻的了解，充分掌握了成組鏈接法的工作原理，對于互斥操作也有了進(jìn)一步了解。附錄：#include<stdio.h>structsize{intblocl[10];}；structblock{structsizea[10];}block[40];structfile{intfileblocd[100];intlength;}file[5];ints_free[10];ints_nfree=0;intn;intm;intCurrent=39;〃每個塊10個〃每組10個塊，共40組〃文件長度〃記錄磁盤塊號的堆?！ㄓ涗洍Ｖ鞋F(xiàn)有磁盤塊數(shù)的變量〃分配或回收的文件號〃分配的文件大小〃表示當(dāng)前外存最后組號voidinit();voidshow();voidalloc(intm_alloc,intn_alloc);voidfree(intm_free,intn_free);//初始化函數(shù)for(inti=0;i<=39;i++){〃將每組的塊號放到最后一塊的10個數(shù)中for(intk=0;k<=9;k++){block[i].a[9].blocl[k]=i*10+k;}}for(intq=0;q<=4;q++){〃文件塊號的數(shù)組清零for(intp=0;p<=99;p++){file[q].fileblocd[p]=0;}file[q].length=0;}for(intb=0;b<=9;b++){〃將最后一組的信息送入內(nèi)存s_free[b]=block[Current].a[9].blocl[b];block[Current].a[9].blocl[b]=0;}Current--;s_nfree=9;}voidshow()〃查看{intb=0;printf("\n外存的空閑塊號為：\n");if(s_nfree==-1)Current--;for(inti=0;i<=Current;i++){for(intk=0;k<=9;k++){if(block[b].a[9].blocl[1]!=0)printf("%d",block[i].a[9].blocl[k]);elsegotonext;}}next:printf("\n內(nèi)存緩沖區(qū)中的空閑塊號:\n");if(s_nfree==-1){Current++;for(intq=0;q<=9;q++)printf("%d",block[Current].a[9].blocl[q]);}elsefor(intq=0;q<=s_nfree;q++)printf("%d",s_free[q]);printf("\n未分配空間的文件：\n");for(intp=0;p<=4;p++){if(file[p].length==0)printf("%d",p);}printf("\n已分配空間的文件：\n");for(intq=0;q<=4;q++){if(file[q].length!=0)printf("%d",q);}printf("\n");}voidalloc(intm_alloc,intn_alloc)〃分配函數(shù){file[n_alloc].length=m_alloc;if(m_alloc>=Current*10-1+s_nfree)printf("外存空間不足山");else{for(inti=0;i<m_alloc;i++){if(s_nfree==-1){for(intk=0;k<=9;k++){s_free[k]=block[Current].a[9].blocl[k];block[Current].a[9].blocl[k]=0;}Current--;s_nfree=9;}file[n_alloc].fileblocd[i]=s_free[s_nfree];s_nfree--;}printf("文件％d分配的塊號：\n”,n_alloc);for(intq=0;q<m_alloc;q++)printf("%d",file[n_alloc].fileblocd[q]);printf("\n文件分配成功!\n");}}voidfree(intm_free,intn_free)〃回收函數(shù){printf("文件％d釋放的塊號：\n",n_free);for(inti=0;i<m_free;i++){if(s_nfree==9){Current++;for(intk=0;k<=9;k++){block[Current].a[9].blocl[k]=s_free[k];s_free[k]=0;}s_nfree=-1;}s_free[s_nfree+1]=file[n_free].fileblocd[i];printf("%d",file[n_free].fileblocd[i]);file[n_free].fileblocd[i]=0;s_nfree++;}printf("\n文件釋放成功!\n");file[n_free].length=0;}intmain(