实验原理
文件系统指文件存在的物理空间，Linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。Linux会将这些分属不同分区的、单独的文件系统按一定的方式形成一个系统的总的目录层次结构。一个操作系统的运行离不开对文件的操作，因此必然要拥有并维护自己的文件系统。
Linux文件系统使用索引节点来记录文件信息，作用像windows的文件分配表。
索引节点是一个结构，它包含了一个文件的长度、创建及修改时间、权限、所属关系、磁盘中的位置等信息。一个文件系统维护了一个索引节点的数组，每个文件或目录都与索引节点数组中的唯一一个元素对应。系统给每个索引节点分配了一个号码，也就是该节点在数组中的索引号，称为索引节点号。
Linux文件系统将文件索引节点号和文件名同时保存在目录中。所以，目录只是将文件的名称和它的索引节点号结合在一起的一张表，目录中每一对文件名称和索引节点号称为一个连接。
对于一个文件来说有唯一的索引节点号与之对应，对于一个索引节点号，却可以有多个文件名与之对应。因此，在磁盘上的同一个文件可以通过不同的路径去访问它。
可以用ln命令对一个已经存在的文件再建立一个新的连接，而不复制文件的内容。
连接有软连接和硬连接之分，软连接又叫符号连接。它们各自的特点是： 硬连接：原文件名和连接文件名都指向相同的物理地址。目录不能有硬连接；硬连接不能跨越文件系统（不能跨越不同的分区）。文件在磁盘中只有一个拷贝，节省硬盘空间；由于删除文件要在同一个索引节点属于唯一的连接时才能成功，因此可以防止不必要的误删除。
符号连接：用ln -s命令建立文件的符号连接。符号连接是linux特殊文件的一种，作为一个文件，它的数据是它所连接的文件的路径名。类似windows下的快捷方式。可以删除原有的文件而保存连接文件，没有防止误删除功能。 接下去我们看看本指导书将要采用的用例―FAT。作为一种文件名称，FAT（File Allocation Table，文件分配表）自1981年问世以来，已经成为一个计算机术语。由于时代的原因，包括Windows、MacOS以及多种Unix版本在内的大多数操作系统均对FAT提供支持。 这是MS-DOS和最早期的Windows 95操作系统中使用的磁盘分区格式。它采用16位的文件分配表，是目前获得操作系统支持最多的一种磁盘分区格式，几乎所有的操作系统都支持这种分区格式，从DOS、Windows 95、Windows OSR2到现在的Windows 98、Windows Me、Windows NT、Windows 2000、Windows XP都支持FAT16，但只支持2GB的硬盘分区成为了它的一大缺点。FAT16分区格式的另外一个缺点是：磁盘利用效率低（具体的技术细节请参阅相关资料）。为了解决这个问题，微软公司在Windows 95 OSR2中推出了一种全新的磁盘分区格式——FAT32。
FAT中的每个表项都对应了磁盘中每一块的分配状况，FAT的表项位数决定了最大可表示的磁盘容量。FAT16表示最多支持216个块(或簇)。FAT表项的可
能值为：
0x00：表示对应块空闲
0xFF：表示对应块为文件的最后一块 其它值：表示该文件的下一块的块号 文件目录里记录了文件的控制信息，每一个目录项(FCB)都对应一个文件，用户要操作文件时总是先查询目录找出FCB，然后才能读取文件内容。 简单文件系统示范： 1、虚拟磁盘结构
#define MAX_DISK_SIZE 256 u_char g_disk[MAX_DISK_SIZE]
定义每一个磁盘块大小为16字节，所以系统最多存放16个物理块内容。 规定FAT表总占用第0块，使用8位的FAT表项，所以第0块共有16个FAT表项，目录表占用第1至4块，每个目录项(FCB)占16个字节，因此系统最多支持4个文件。由于0~5块被系统占用，FAT的第0~5字节应为0xFF，故系统最大支持块数量为10块。
2、系统数据结构 /************************************************************* FAT结构 使用1个字节（8位）表示一个块号 cluster值： 0x00 : 空闲 0xFF : 文件的最后一块 其它值 : 文件的下一块块号 *************************************************************/ typedef struct _tagfat { /*********************************************************** 文件控制块结构（16字节） f_name 长7个字符 f_size : 文件长度 f_firstblock : 文件的起始块号 ********************************************************/ typedef struct _tagfcb { char f_name[8]; int f_size; : 文件名，最长8个字符，注意要留一个字符保存’\\0’，故文件名最u_char cluster; } FAT,*PFAT,**PPFAT; int f_firstblock; } FCB,*PFCB,**PPFCB;
3、文件删除原理。删除一个文件时需要做两件事：
（1）把文件占用的块号对应的FAT项清0x00。例如被删除的文件占用了第7块物理块，那么要将FAT的第7字节置0x00(原本为0xFF)
（2）把目录表中的相应项中的文件名第一个字节置0xE5
由此看出，使用FAT的文件系统删除文件时并不清除文件占用的物理块内容，这也给反删除文件带来了可能。在目录项中，文件名的第一个字节很关键，如果是0xE5的话则说明该目录项空闲可以存放一个文件信息，否则说明已被占用。
实验内容
在内存中模拟一简单的文件系统，可以完成文件的创建和索引功能。问题的描述如下：
1、遵循FAT格式使用内存模拟一个文件系统，并实现以下命令接口： （1）新建文件，格式：mkfile filename filecontent filename：文件名 filecontent：文件内容(字符) 实现按FAT格式写FAT表和目录表，以及文件内容。 （2）列出文件，格式：dir 列出目录里所有的文件信息和虚拟磁盘信息。 （3）显示文件内容，格式：type filename filename：文件名 在目录项中查找文件名所在块号，并把文件内容打印在屏幕上。
（4）删除文件：del filename filename：文件名 将文件删除，回收虚拟磁盘空间。
（5）退出文件系统：quit
2、本指书仅将给出一个文件系统格式范例，同学们可以在此基础上进行改进，如：可以使用文件来模拟文件系统，可以实现多级的目录结构，模拟ext2格式的Linux文件系统等。
实验代码如下：
#include
using namespace std;
const int BLOCKNUM_SIZE=2; const int BLOCK_SIZE=1024;
//盘块号大小
//一个盘块大小数
const int BLOCK_NUM=10001; //盘块数量 //磁盘大小 const int DISK_SIZE=1024*1000*10;
const int LIST_SIZE=32; const int MAP_SIZE=10001; const int FATNUM=125; const int FATLIST=512; const int DATABEG=128;
struct FCB { char fname[8]; char exname[3]; short fnum; int length;
};
struct fatid{ short id[FATNUM*FATLIST]; }*FAT;
struct map{ bitset
struct DIR {
struct FCB list[LIST_SIZE+1]; }*filedir;
int currentid=128; int currentdir=128;
char *file; char *FilePath=\ FILE *fp; //目录项大小 //MAP 长度
//FAT的盘块数 第块没有用
//每个盘口FAT的记录数
//数据项开始FAT号
//文件名 //扩展名 //首块号
//文件大小， 目录则文件大小为；
//FAT 大小512个记录 一块
//当前FAT号
//当前目录块号初始化是+1 由于第个单元没有使用 //磁盘的首地址
//window文件保存地址 //window 文件地址
string CURRENT=\ char cmd[30];
//当前路径 //输入指令
char command[16]; /*
*对文件存储器进行格式化 *创建根目录 * */
void findBit(struct map *MAP) {
}
void init(struct fatid *FAT) { int i; for(i=1;i
else
FAT->id[i]=-1; }
}
void format() {
FAT=(struct fatid *)(file+BLOCK_SIZE);
//第块 不使用 //当前FAT地址