模拟实现linux文件系统。inode、superBlock......
The simulation of the linux file system.
实现环境：
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Ubuntu 14.04
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C++高级操作语言
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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
- 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
- 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。