文档介绍：中北大学
操作系统课程设计
说明书
 
学院、系:
软件学院
专业:
软件工程
学生姓名:
王星凯
学号:
1314011445
设计题目:
磁盘存储空间管理的算法模拟

起迄日期:
2015年12月28日-2016年1月8日
指导教师:
董晓丽
 
 
 2015 年12月25日

本设计题目主要熟悉磁盘空间的管理,实现磁盘空间的分配和回收操作。通过本次设计,帮助我们理解在磁盘中的分配方法,以及如何充分有效地利用磁盘空间,使我们初步具有研究、设计、编制和调试操作系统模块的能力。
在这次实验中我所负责的设计内容是:采用空白块成组链接结构实现磁盘空间的分配和回收,基本要求有两点分别是:
具有创建文件、空间分配、删除文件、释放空间等基本功能;
把个文件目录、磁盘空间管理的数据结构变化情况显示出来。
最后,在linux系统中,实现了采用空白块成组链接结构实现磁盘空间的分配和回收。

磁盘空间回收的流程
磁盘空间分配的流程
整个程序分为两个模块,分别是分配和回收。
(1)分配时,查MA,从中找出空闲块号,当一组的空闲块只剩第一块时,应把该块中指出的下一组的空闲块数和块号复制到专用块这,然后把该块分配给申请者,当一组的空闲块分配完后则把专用块内容(下一组链接情况)复制到内存,再为申请者分配。 
(2)回收时,输入待回收的块号,查找该块是否已被分配,若未分配,退出,否则,当前组不满规定块数时,将归还块登记入该组,若当前组已满,则另建一新组,这时归还块作为新一组的第一块,应把内存中登记的一组链接情况MA复制到归还块中,然后在MA这重新登记一个新组。显示分组情况。

(1) 假定磁盘存储空间已被划分成长度为n的等长块,共有M块可供使用。UNIX系统中采用空闲块成组链接的方法来管理磁盘存储空间,将磁盘中的每N个空闲块(N<M)分成一组,最后一组可以不足N块,每组的第一块中登记了下一组空闲块的块数和块号,第一组的块数和块号登记在专用块中,登记的格式如下:
0
空闲块数k
1
空闲块号1
2
空闲块号2
M
M
M
M
K
空闲块号k
M
M
M
M
当第一项内容为“0”时,则第二项起指出的空闲块是最后一组。
(2) 现模拟UNIX系统的空闲块成组链接,假定共有8块可供使用,每3块为一组,则空闲块成组链接的初始状态为:
开始时,空闲块号是顺序排列的,但经若干次的分配和归还操作后,空闲块的链接就未必按序排列了。
用二维数组A:array [0…M-1] of array [0…n-1]来模拟管理磁盘空间,用A[i]表示第I块,第0块A[0]作为专用块。
(3) 成组链接的分组情况记录在磁盘物理块中,为了查找链接情况,必须把它们读入主存,故当磁盘初始化后,系统先将专用块内容复制到主存中。定义一个数组MA存放专用块内容,即MA: =A[0]。申请一块磁盘空间时,查MA,从中找出空闲块号,当一组的空闲块只剩第一块时,则应把该块中指出的下一组的空闲块数和块号复制到专用块中,然后把该块分配给申请者。当一组的空闲块分配完后则把专用块内容(下一组链接情况)复制到主存,再为申请者分配。分配算法如图6-1。
图6-1 采用成组链接的分配算法
(4) 归还一块时给出归还的块号,叵当前组不满规定块数时,将归还块登记入该组;若当前组已满,则另建一新组,这时归还块作为新一组的第一块,应把主存中登记的一组链接情况MA复制到归还块中,然后在MA重新登记一个新组。归还一块的算法如图6-2。
图6-2 采用成组链接的回收算法
(5) 设计分配和归还磁盘空间的程序,能显示或打印分配的磁盘空间的块号,在完成一次分配或归还后能显示或打印各空闲块组的情况(各组的空闲块数和块号)。本实习省去了块号与物理地址之间的转换工作,而在实际的系统中必须进行块号与物理地址的转换工作。
(6) 运行你所设计的程序,假定空闲块链接的初始状态如提示(2),现先分配4块,再依次归还第2块和第6块。把执行后分配到的块号依次显示或打印出来,且显示或打印空闲块组的情况。
在上次执行的基础上继续分配3块,然后归还第1块,再申请5块,显示或打印依次分配到的块号及空闲块组情况。
4. 代码
#include<>
int MA[4]; /*空闲块数组*/
int A[9][4]={{3,1,2,3},{3,4,5,6},{0,0,0,0},{0,0,0,0},{3,0,7,8},
{0,0,0,0},{0,0,0,0},{0,0,0,0},{0,0,0,0}}; /*磁盘空间*/
int mark[9]; /*存放已分配的块*/
int