本课程设计旨在通过Java语言实现一个类似UNIX操作系统的简单版本,涵盖文件管理、进程控制等核心功能,为学生提供深入理解操作系统原理的机会。
一、UNIX文件系统的基本原理
在UNIX操作系统中采用树型目录结构组织文件与子目录的关系。每个目录表被称为一个目录文件,并由若干个称为“目录项”的元素构成,每一个这样的条目占用16字节的空间(包括了该文件的i节点号以及其名称)。这里提到的inode即内部标识符,用于指向存储在磁盘上的具体数据块;而文件名则作为外部标识符使用。通过这种方式记录下内、外标识之间的对应关系后,可以根据给定的名字定位到相应的inode号码,并进一步获取该文件的所有者信息、访问权限以及存放位置等重要细节。
UNIX系统中的物理存储设备被划分为大小为512字节的块并按照顺序进行编号,从而形成所谓的“磁盘卷”或称作一个完整的文件系统。本次课程设计的目标是构建一个简易版本的模拟UNIX环境,在此过程中需要在实际硬盘上创建一个新的二进制格式的数据文件来代表内存空间,并对其进行初始化工作包括分配位图区、inode区域以及数据块区域。
二、基本要点及思路
1. 模拟磁盘机制:为了实现类似现实世界的磁盘读写功能,我们采用Java程序内的一个普通文本段落件作为模拟对象。该“虚拟硬盘”被细分为多个部分——如上所述的位图区(存储在内存中的一块512字节大小的空间)、inode区域和数据块区域等。其中前两者分别包含一系列预先创建好的inode与block类实例,它们共同构成了整个文件系统的核心组成部分,在初始化阶段会将这些对象序列化并写入磁盘;当程序运行时,则从同一个地方读取回来。
2. 用户界面设计:起初尝试通过命令行方式来展示功能(因为原始UNIX就是基于此进行操作的),但后来根据指导老师的建议,决定改用图形用户接口(GUI)。这种方式虽然在美观度上有所提升,但在技术实现层面上却增加了不少复杂性——前者主要依靠系统标准输入输出流处理数据交换;后者则涉及到事件监听器等高级特性。
3. 权限管理:对于多用户的环境支持来说,我们定义了三种不同的权限级别应用于文件和目录:
- 访问权允许用户查看内容或进入相应目录;
- 修改权意味着可以编辑现有文档或者在指定位置创建新的项目;
- 删除权则代表能够彻底移除目标对象。
每个实体(无论是由谁建立的)都默认赋予其所有者最高级别的权限,这使他们有权向其他个体分配特定角色。每当执行任何可能影响文件或目录状态的操作之前都需要先验证当前登录用户的资格是否满足要求。