Дипломная работа: Розробка програмного забезпечення файлового менеджера

Дипломная работа: Розробка програмного забезпечення файлового менеджера

ЗМІСТ

ВСТУП

1 СТРУКТУРА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ФАЙЛОВОГО МЕНЕДЖЕРУ

2 СТРУКТУРА ДАНИХ

2.1 Стуктури завантажувального запису

2.2 Структура службової області FAT

2.3 Структура елемента каталогу

2.4 Програмн структури

3 ОПИС АЛГОРИТМІВ ПЗ ФМ

3.1 Алгоритм пошуку дисків й іменування дисків

3.2 Алгоритм доступу к об'єктам файлової системи

3.3Алгоритм визначення зайнятого місця на розділі

3.4 Алгоритм зрівняння директорій

4 ОПИС ПРОГРАМНИХ МОДУЛІВ.

5 МЕТОДИКА РОБОТИ

6 ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ

ВИСНОВОК

ДОДАТОК А - Код програми файлового менеджеру

ВСТУП

Метою даного проекту є практичне дослідження та засвоєння прийомів роботи з дисковими накопичувачами у середовищі ОС Windows та роботи на низькому рівні з файловими системами FAT16/FAT32. Також підтримується робота з NTFS. Програма розроблена як WINDOWS програма, написана мовою С++. Інтерфейс програми був розроблений схожий до існуючих файлових менеджерів середовища Microsoft Windows.

1. СТРУКТУРА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ФАЙЛОВОГО МЕНЕДЖЕРУ

Файловий менеджер – програма, яка виконує візуалізацію вмісту каталогу, дозволяє виконувати різноманітні операції з об’єктами каталогу, наприклад, копіювання, видалення, правка та інші.

Файловий менеджер, який був розроблений згідно з завданням до проекту виконує наступні функції:

-        пошук і найменування всіх логічних дисків у межах даної конфігурації технічних засобів;

-        визначення характеристик логічних дисків;

-        порівняння директорій за кількісним фактом.

Також була реалізована підтримка довгих імен та кирилиці для об’єктів директорій.

Структура файлового менеджеру на рис. 1.1.

Згідно зі структурою файловий менеджер має інтерфейс, в якому можна обрати наступну дію.

Список дій показаний в структурі ФМ.

Програма багатомодульну структуру. Кожний модуль виконує свої функції. Кожна дія, яку можна виконати, реалізована в окремій функції. Виключення із загального правил являє собою модуль manager.cpp, який реалізує як інтерфейс (за правилами створення VCL) так і роботу з NTFS та порівняння директорії. Тому на структурній схемі проекту він зустрічається двічі.

При старті програми спочатку створюється інтерфейс користувача, виконується пошук усіх логічних дисків в межах даної конфігурації технічних засобів, відбувається найменування усіх знайдених дисків.

Після цього обирається завантажувальний диск та зчитується кореневий каталог цього диску. Вміст каталогу показується на екрані. Далі програма очіку наступних вказівок користувача щодо подальшої діяльності.

Рисунок 1.1 – Структура ФМ

2 СТРУКТУРА ДАНИХ

У програмі використовуються декілька структур даних. Структури завантажувального запису, службової частини ФС та елементу каталогу – це системні структури. Також програма містить і власні структури – інформація про логічні диски та інші.

2.1         Структури завантажувального запису

Інформація про розділи жорсткого диску зберігається у першому сектор пристрою. Це – головний завантажувальний запис MBR (Master Boot Record). Структура MBR наведена у табл. 2.1.

Таблиця 2.1 - Структура MBR

Один елемент Partition Table може визначати логічний диск або розширений розділ. У межах одного жорсткого диска може бути лише один розширений розділ. Заповнення полів Partition Table виконується на етапі розбивання диска на розділи. В табл. 2.2 наведена структура елементу Partition Table.

Таблиця 2.2 - Структура елементу Partition Table

Поле код системи містить інформацію про тип ФС (основний розділ) або про ознаку розширеного розділу (05h, 0Fh).

Основний розділ описує логічний диск, адресу початку якого можна взяти з структури елементу Partition Table – поле startsector. Це ж поле у елементі Partition Table при ознаці розширеного розділу вказує на вторинну MBR. Ця MBR може містити максимум два елементи Partition Table з чотирьох. Перший елемент буде вказувати на черговий логічний диск, а другий – на наступну вторинну MBR. Для отримання абсолютної адреси початку логічного диска необхідно до значення поля startsector додати адресу MBR, у якій описується даний диск.

2.2         Структура службово області FAT

Після отримання абсолютної адреси початку логічного диска в програм виконується зчитування першого сектора диска. В системі FAT це завантажувальна область (BOOT – область). BOOT – область містить параметри та характеристики логічного диска. Її структура для ФС FAT12 та FAT16 наведена у табл. 2.3, а для системи FAT32 – у табл. 2.4.

Таблиця 2.3 – Структура BOOT – сектору для FAT12 та FAT16

Таблиця 2.4 – Структура BOOT – сектору для FAT32    

Дана структура дозволяє отримати доступ до інформаційних полів BOOT-сектора необхідного логічного диска.

BOOT-область в файлових системах FAT12,16 займа 1 сектор, а в ФС FAT32 – 3 сектори. Другий сектор містить додатков параметри та сигнатури, а третій – продовження програми завантаження. За завантажувальною областю розташовані таблиці FAT таблиці кластерів. Їх кількість визначається у BOOT-секторі. У файлових системах FAT12,16 за таблицями кластерів знаходиться кореневий каталог. Його розмір обмежений кількістю елементів, вказаних в BOOT-секторі. Кореневий каталог FAT32 може не розміщатися відразу ж за таблицями кластерів та не має меж щодо свого розміру. За всіма цими службовими областями знаходиться область даних.

Таблиця FAT містить інформацію про розподілення дискового простору під об’єкти ФС. Ця таблиця – масив елементів із розмірністю 12, 16 або 32 біти в залежності від версії ФС. Номер елементу таблиці FAT відповідає номеру кластера в області даних. У таблиці 2.5 наведен можливі значення одного елементу FAT.

Таблиця 2.5 – Значення елементу FAT

Усі інші значення вказують на наступний кластер.

Послідовність кластерів, яка може належати одному об’єкту в таблиці ФАТ, представляє собою односпрямований список, голова якого в явному виді відсутня, а кінець визначається ознакою кінця ланцюжка.

2.3         Структура елемента каталогу

Кожен каталог представляє собою послідовність дескрипторів. Структура дескриптора об’єкта з коротким ім’ям наведена у табл. 2.6 для FAT13/FAT16 та у табл. 2.8 для FAT32. Структура байту атрибуту у табл. 2.7.

Таблиця 2.6 – Структура дескриптора для FAT12 / FAT16

Таблиця 2.7 – Байт атрибутів об’єкта

Таблиця 2.8 – Структура дескриптора для FAT32

Якщо об’єкт іменується довгим ім’ям, то під нього виділяється декілька дескрипторів стандартного розміру (32б). Кількість дескрипторів визначається довжиною імені об’єкта. Максимальна довжина імені об’єкта – 255 символів, як зберігаються в форматі UNICODE (по два байти на один символ). У кожному дескриптору може зберігатися 13 символів імені об’єкту. Структура дескриптора для довгого імені наведена у табл. 2.9.

Таблиця 2.9 – Структура дескриптора для довгого імені

Ім’я в останній порції довгого імені може бути меншим за 13 символів. У такому випадку значима частина імені завершується нулем. усі інші поля імен заповнюються FFFF.

2.4         Програмні структури

Всі необхідні програмні структури представлені в header- файлах. Ціль їхнього створення - організація даних, прочитаних з носіїв. Наприклад, кожний жорсткий диск буде представлений структурою

typedef struct _HARDINFO

{

         char nHard;                            //номер жорсткого диску

         void* hDrive;                //хендл жорсткого диску

         UINT dwSectorSize;     //розмір сектора

         UINT bitsPerSector;     //кількість розрядів для адресації всередині сектора

         UINT dwExtendedAddr;        //адреса розширеного розділу

         PLOGICAL_DISC disklist;

} HARDINFO, *PHARDINFO;

Інформація про розділи організується в список структур, по одному списку на кожний жорсткий диск:

typedef struct _LOGICAL_DISC

{

         void* next;

         char nHard;

         char nDisc;

         char active;

         UINT abs_addr;

         UINT secLength;

         UINT id;

         char* cpFS;

         UINT SN4;

         UINT gbLength;

         UINT mbLength;

         void* disc_info;

         UINT prcfree;

} LOGICAL_DISC, *PLOGICAL_DISC, **PPLOGICAL_DISC;

Після того, як FAT32-розділ був відкритий для читання, інформація про нього записується в таку структуру

typedef struct _DISC_INFO {

         char Disc;                      //логічний диск

         UINT beginFAT;           //адреса початку FAT-таблиці у секторах

         UINT nBytePerSector;  //розмір сектора у байтах

         void* hDrive;                //хендл відкритого розділу

         char SectPerCluster;      //розмір кластера в секторах

         UINT BytesPerCluster; //розмір кластера в байтах

         UINT sizeFAT;             //розмір FAT-таблиц в секторах

         UINT* pFAT;                        //адреса образу FAT-таблиці у ОЗУ

         UINT sizeFATbytes;     //розмір FAT-таблиці в байтах

         USHORT nFATCopy;           //кількість копій FAT

         USHORT sizeReserved;         //розмір зарезервованої області в секторах

         UINT bitsPerSector;     //кількість розрядів для адресації всередині сектора

         UINT RootCluster;       //номер першого кластера корневой директории

         UINT dwRootDirSize;  //кількість кластерів для кореневої директорії

         HDIR hRootDir;           //хендл коренево директориії

         UINT prcfree;

         BOOL bFAT16;

         UINT RootSector;

         UINT nRootElements;

} DISC_INFO, *PDISC_INFO;

Список прочитаних файлів організується в структуру:

typedef struct _FILES {

         char* ansiname;

         UINT attrib;

         UINT firstcluster;

         __int64 filesize;

         void* next;

} FILES, *PFILES;

Якщо необхідно вивести на екран уміст файлу, спочатку його вміст буде відображено в таку структуру:

typedef struct _FILEBUF {

         char* pBuf;

         char* ansiname;

         UINT dwLen;

} FILEBUF, *PFILEBUF;

3 ОПИС АЛГОРИТМІВ ПЗ ФМ

У цьому пункті розглядаються послідовно алгоритми пошуку та іменування дисків, доступу до об’єктів файлової системи, визначення зайнятого місця для файлової системи FAT32, FAT16.

3.1 Алгоритм пошуку дисків й іменування дисків

Алгоритм іменування логічних дисків засновано на звіренні серійного номера, отриманого логічного диска із серійним номером, збереженим системою.

Рисунок 3.1 – Пошук та найменування дисків

3.2 Алгоритм доступу к об’єктам файлової системи

Основна концепція файлової системи FAT полягає в тім, що кожному файлу й каталогу виділяється структура даних, називана дескриптором. У цій структур зберігається ім'я файлу, його розмір, початкова адреса вмісту файлу й інш метадані. Данні файлів і каталогів зберігається в блоках даних, називаних кластерами. Якщо файлу або каталогу виділяється більш одного кластера, інш кластери знаходять за допомогою структури даних, називаної FAT(File Allocation Table). Структура FAT використовується як для ідентифікації наступних кластерів у файлах, так і для визначення стану кластерів. Існує три версії FAT: FAT12, FAT16 і FAT32. Вони відрізняються друг від друга насамперед розміром запису у структурі FAT. Зв'язки між структурами даних показано на рис. 3.4.

Рисунок 3.4 – Зв’язки між структурами даних

Файлова система FAT ділиться на три фізичні області для FAT32, та на чотири для FAT12/16. Перша область називається зарезервованою; в FAT12 і FAT16 зарезервована область займає всього 1 сектор, але формально її розмір визначається в завантажувальному секторі. Друга область FAT - містить основні й резервні структури FAT. Вона починається в секторі, котрий розташовано за зарезервованою областю, а її розмір визначається кількістю й розміром структур FAT. Третя – кореневий каталог, для FAT12/16 починається за областю FAT, а у FAT32 ма повільне положення у області даних. Область даних - містить кластери, виділен для зберігання файлів і вмісту каталогів.

Доступ до файлових об’єктів виконується з припущення, що відома адреса першого кластеру об’єкту.

У даній реалізації алгоритм доступу до об’єктів містить дві частини алгоритм пошуку шляху до поточної директорії та алгоритм пошуку об’єктів у завантаженій директорії.

Алгоритм пошуку об’єктів в каталогі наведено на рис. 3.2

Алгоритм пошуку поточного шляху - рис.3.3

Рисунок 3.2 – Алгоритм пошуку об’єктів в каталогі

Рисунок 3.3 – Алгоритм пошуку поточного шляху

3.3 Алгоритм визначення зайнятого місця на розділі

Визначення зайнятого місця на розділі реалізується шляхом аналізу таблиц FAT. Виконується перевірка усіх елементів таблиці FAT. Рахується кількість елементів, що містять 0. Ці елементи в файловій системі ідентифікують незайняте місце.

Отже, після повного перегляду FAT таблиці відома кількість елементів FAT таблиці та кількість елементів незайнятого місця. Знаходиться відсоткове співвідношення. Через нього обчислюється зайняте місце в байтах.

Алгоритм визначення на рис. 3.4.

Рисунок 3.4 – Алгоритм визначення зайнятого місця

3.4 Алгоритм зрівняння директорій

Рисунок 3.5 – Алгоритм зрівняння директорій

4 ОПИС ПРОГРАМНИХ МОДУЛІВ

Точка входу знаходиться у модулі з назвою manager.cpp. Після автоматичної ініціалізації графічного інтерфейсу (все це відбувається за рахунок VCL), виконується пошук і іменування всіх логічних дисків. Код, відповідальний за це, знаходиться в модулі mbrmodule.cpp. Далі, якщо знайдено завантажувальний розділ , якщо файлова система на ньому є однією з підтримуваних, виконується пошук усіх файлів у кореневому каталозі. Якщо файлова система розділу - FAT або FAT32 то робиться це за допомогою модуля fat32.cpp. Якщо файлова система – NTFS, то пошук виконується невеликими функціями, описаними, безпосередньо, у головному модулі (manager.cpp, на таку структуру вже наголошувалося раніше). Інші файлові системи не підтримуються.

Короткий опис ключових функцій:

PHARDINFO Init(char n);

Функція виконує всі попередні дії, необхідні для подальшої роботи з жорстким диском(виклик CreateFіle(), визначення розміру сектора й т.д.). У випадку невдачі повертає NULL.

BOOL WalkOnMBR(PHARDINFO inf, PPLOGICAL_DISC first);

Функція проходить по ланцюжку MBR жорсткого диска, попередньо відкритого функцією Іnіt

void DeInit(PHARDINFO inf);

Звільняє зайняту структурами пам'ять і закриває дескриптор жорсткого диска

PDISC_INFO Fat32Init(char disc);

Виконує всі необхідні попередні дії для роботи з логічним диском, файлова система котрого FAT або FAT32 (зчитування таблиці FAT, визначення кластера кореневого каталогу та ін.)

UINT GotoDir(PDISC_INFO info, char* cpPath);

Повертає номер кластера виходячи зі шляху до директорії

UINT ListDirectory(PDISC_INFO info, HDIR hDir,UINT dwDirSize,char* cpObjectName, PFILES* ppfiles);

Виконує побудова списку файлів у директорії або пошук елемента каталогу в ній.

PFILES PrintRootDirectory(PDISC_INFO info);

Пошук всіх файлів у кореневому каталозі

HDIR LoadDirectory(PDISC_INFO info, UINT cluster, UINT* dirsize);

Завантажує вміст зазначеного ланцюжка кластерів на згадку

char* Fat32ReadFile(PDISC_INFO info, UINT FirstCluster, UINT* dwFileSize);

Читає вміст файлу, перший кластер котрого відомий

void Fat32DeInit(PDISC_INFO info);

Звільняє зайняту пам'ять і закриває дескриптори.

void AnalyzeError(char* comment, int iErr);

Виконує аналіз помилки, що відбулася, результати виводить в MessageBox головного вікна

void createFolder(PDISC_INFO info,AnsiString newDirName)

Виконує додаткове завдання КП. Створення директорії в FAT16/32. Приймає у якості параметрів структуру нформації про поточний розділ та назву нової директорії. Функція отримує інш необхідні дані та інтерфейс до роботи з раніше створених функцій та глобальних змінних (ознака кореневої директорії, поточний шлях, тип ФС та ін.).

5 МЕТОДИКИ РОБОТИ

Для навігації серед елементів каталогу та серед списку логічних дисків використовуються дії миші. Для порівняння директорії – окрема кнопка «Сравнение папок». Для вибору поточного диску – випадаючий список з усіма літерами наявних дисків.

Після натискання на кнопку порівняння директорій, замість данних про поточний логічний диск, з’являється нформація щодо відкритих директорій в панелях менеджеру..

При зміні поточного диску відбувається оновлення інформації про диск у правій частині вікна, та якщо зміна диска була у правому вікні, то й там відновлення. та оновлюється гістограма зайнятого/вільного простору.

6 ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ

Відразу після запуску формується інтерфейс користувача й виводиться вміст кореневого каталогу активного розділу. Виводиться наступна інформація про файли: ім'я файлу, розмір, атрибути.

Також у праві1 частині вікна виводиться деяка інформація про логічний диск.

На гістограмі відображено співвідношення зайнятого й вільного простору логічного диску (рис. 6.1).

Рисунок 6.1 – Список файлів активного каталогу.

Перехід в іншу директорію здійснюється за допомогою мишки (подвійне натискання) або ж натисканням клавіші ENTER (перед цим потрібна директорія повинна бути виділена, цього можна домогтися нажатим клавіш "Нагору" або "Униз" або ж одинарним натисканням лівої клавіші миші, рис.6.2).

Рисунок 6.2 – Список файлів в некореневому каталогі.

Зрівняння ми побачимо, нажавши кнопку «Сравнение папок». Праворуч від панелей буде кількісна інформація щодо кожної панелі. (рис. 6.4).

Рисунок 6.4 – відображення вмісту кількісного зрівняння папок.

ВИСНОВОК

У ході виконання курсового проекту була створена програма для ОС Windows. Також були покращені навички роботи з накопичувачем на жорсткому магнітному диску. Був розібраний низький рівень снування інформації на жорсткому диску.

Так як основна увага приділялася роботі з ФС FAT, були здобуті вичерпні знання про структуру цієї ФС та навички роботи з нею на низькому рівні.

ДОДАТОК А.

ВИХІДНІ ТЕКCТИ ПРОГРАМИ

MANAGER.CPP

//---------------------------------------------------------------------------

#include <vcl.h>

#pragma hdrstop

#include "manager.h"

#include <string.h>

#include <vector>

#include <math.h>

#include "mbrmodule.h"

#include "fat32.h"

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma package(smart_init)

#pragma link "CGAUGES"

#pragma resource "*.dfm"

PHARDINFO hdd[256];

PFILES files, files2;

PLOGICAL_DISC currpld, currpld2;

char DisplayName[]="#Commander from Hell#";

char path[65536], path2[65536], pat[256], pat2[256], nulpat[256]; //pat,pat2 переменные для копирования имени которое будет удалятся из пути

HANDLE hlistbox,hwnd,hComboBox;

UINT iSelected, iSelected2;

PFILES mfile;

char buf[64];

char pathcpy[1024];

PLOGICAL_DISC pld;

PFILEBUF pfb;

int fil1, fil2, dir1, dir2; // счетчики файлов и папок

int fl=0;

void AnalyzeError(char* comment, int iErr)

%s",comment?comment:"", iErr, locBuf);

/*******************************************************************************

 * Очистка списка файлов, необходима перед началом работы со списком. *

 * Если забыть про очистку, то файлы на экране не очистятся, а новые добавятся *

 * в конец *

******************************************************************************

 */

void FreeFilesList()

{

         PFILES pfiles, ppred;

 fil1=0;

 dir1=0;

         pfiles = files;

         while(pfiles)

         {

                   free(pfiles->ansiname);

                   ppred = pfiles;

                   pfiles =(_FILES*) pfiles->next;

                   free(ppred);

         }

         files = NULL;

}

void FreeFilesList2()

{

         PFILES pfiles, ppred;

 fil2=0;

 dir2=0;

         pfiles = files2;

         while(pfiles)

         {

                   free(pfiles->ansiname);

                   ppred = pfiles;

                   pfiles =(_FILES*) pfiles->next;

                   free(ppred);

         }

         files2 = NULL;

}

/*******************************************************************************

 * Конкретная функция для чтения директории в NTFS-томе *

*******************************************************************************

 */

int NTFSReadDir(PLOGICAL_DISC pld, char* pPath)

{

         char pFullPath[1024];

         HANDLE hFind;

         WIN32_FIND_DATA fd;

         PFILES pfirst = NULL, pfiles, ppred = NULL;

         if(!pld)return 0;

         pFullPath[0] = pld->nDisc;

         pFullPath[1] = ':';

         pFullPath[2] = '\\';

         pFullPath[3] = 0;

         if(pPath && pPath[0]!=0)wsprintf(pFullPath+3,pPath);

         strcat(pFullPath,"*");

         if((hFind =

FindFirstFile(pFullPath,&fd))==INVALID_HANDLE_VALUE)return 0;

         if(files)FreeFilesList();

         while(1)

         {

                   pfiles =(_FILES*) malloc(sizeof(FILES));

                   if(!pfirst)pfirst = pfiles;

                   pfiles->attrib = fd.dwFileAttributes;

                   pfiles->filesize = fd.nFileSizeLow;

                   pfiles->ansiname =(char*) malloc(strlen((const char*)&fd.cFileName)+1);

                   if(ppred)ppred->next = pfiles;

                   wsprintf(pfiles->ansiname,(const char*)&fd.cFileName);

                   ppred = pfiles;

                   if(!FindNextFile(hFind, &fd))

                            if(GetLastError() == ERROR_NO_MORE_FILES)

                                      break;

         }

         pfiles->next = NULL;

         FindClose(hFind);

         files = pfirst;

Form1->APrintFileListExecute(0);

         return 1;

}

int NTFSReadDir2(PLOGICAL_DISC pld, char* pPath)

{

         char pFullPath[1024];

         HANDLE hFind;

         WIN32_FIND_DATA fd;

         PFILES pfirst = NULL, pfiles, ppred = NULL;

         if(!pld)return 0;

         pFullPath[0] = pld->nDisc;

         pFullPath[1] = ':';

         pFullPath[2] = '\\';

         pFullPath[3] = 0;

         if(pPath && pPath[0]!=0)wsprintf(pFullPath+3,pPath);

         strcat(pFullPath,"*");

         if((hFind =

FindFirstFile(pFullPath,&fd))==INVALID_HANDLE_VALUE)return 0;

         if(files2)FreeFilesList2();

         while(1)

         {

                   pfiles =(_FILES*) malloc(sizeof(FILES));

                   if(!pfirst)pfirst = pfiles;

Страницы: 1, 2