文件系统管理项目说明文档

项目说明

• 基本任务

  • 在内存中开辟一个空间作为文件存储器，在其上实现一个简单的文件系统
  • 退出这个文件系统时，需要该文件系统的内容保存到磁盘上，以便下次可以将其回复到内存中来

• 具体要求

  • 文件存储空间管理可采取链接结构（如FAT文件系统中的显式链接等）或者其他学过的方法
  • 空闲空间管理可采用位图或者其他方法
  • 文件目录采用多级目录结构，目录项目中应包含：文件名、物理地址、长度等信息
  • 需提供格式化，创建子目录，删除子目录，显示目录，更改当前目录，创建文件，打开文件，关闭文件，写文件，读文件，删除文件等操作

功能实现

各部分组件说明

• 顶部菜单栏，提供了所有文件操作，包括格式化，保存，增加/删除/重命名和关于，教程

  

• 上方地址栏显示当前选中文件/文件夹绝对路径

• 左侧文件目录，以树状结构展示文件架构

  

• 右侧文本编辑框，实时显示选中文件的内容，修改后点击下方SAVE按钮可保存

• 下方脚注显示当前选中文件/文件夹的信息

• 右键显示菜单

实现原理

1. 构建一个FileSystem类（见file_system_components.py，可以模拟文件系统的各种操作，其中：

   • 文件块用FCB类表示，存储其名称、长度、创建时间、修改时间
   • 磁盘存储用Disk类表示
   • 文件组织方式采用链接方式中的FAT方法。代码中构建了一个FAT类，以存储文件的链表存储结构。
   • 空闲区间用位图存储，以FreeSpace类表示
   • 多级目录用FileTree表示，其中：
     • FileTreeNode为多级目录中的文件夹结点
     • 多级目录中的文件结点直接为FCB，且一定为叶节点

2. 增加文件时，增加FCB块，并加入到FileTree中；写入时，额外写入到磁盘Disk中，同时将FreeSpace中对应位置赋值0：

   cur_index = FAT_ENDwhile data != "":next_index = self.find_free_index()if next_index == -1:raise AssertionError("don't have enough space!!")if cur_index == FAT_END:fcb.start_address = next_indexelse:self.fat.table[cur_index] = next_indexself.disk[next_index] = data[:BLOCK_SIZE]data = data[BLOCK_SIZE:]self.free_space.bitmap[next_index] = SPACE_OCCUPYcur_index = next_indexself.fat.table[cur_index] = FAT_END
   

   删除文件同理：

   cursor = fcb.start_address
   if cursor is not None:while cursor != FAT_END:self.disk[cursor] = ""self.free_space.bitmap[cursor] = SPACE_FREEnext_position = self.fat.table[cursor]self.fat.table[cursor] = SPACE_FREEcursor = next_position
   

3. 构建对应的UI，并用PyQt中的QTreeView模拟左侧的树结构，每次操作后更新QTreeView中的model

运行方法

• 直接运行
  已经通过pyinstaller生成了Windows上的可执行文件。
  在Windows系统上点击file_system_main.exe，即可运行程序

• 编译运行

  • Python version：3.8

  • 安装PyQt5和qt-material（用来应用本程序所需的UI样式）和bitarray（用位图表示剩余空间）

    pip install PyQt5
    pip install qt-material
    pip install bitarray
    

  • 运行源码

    python file_system_main.py
    

运行截图

项目总结

项目亮点

• 采用PyQt5进行图形化开发，并应用qt-material，增加较多图标，较为美观
• 提供了菜单栏工具和右键选择菜单两种操作方式

改进方向

• 未来可以尝试采用别的文件管理策略