🗂️ UNIX File Permission Simulator

一个用于教学和实验的 UNIX/Linux 文件权限模拟器

这是hfut的操作系统课程设计中的一题，原题目是访问控制技术：建立基于访问权限表的系统安全管理。 ⚫ 实现 UNIX/LINUX 的文件访问权限模型； ⚫ 模拟文件及目录的数据结构，为文件添加访问权限 ⚫ 建立用户与用户组模型 ⚫ 设计读、写和执行三种指令，模拟不同用户访问文件或目录时所发生的受限情况。我实现了上述功能，并进行了扩展，大部分测试都能通过，但是严格的测试无法通过，同时相比于一个完整的linux，还欠缺很多东西。

📖 项目简介

UNIX 文件权限模拟器是一个教学工具,用于模拟 UNIX/Linux 文件系统的权限控制机制。它完整实现了文件系统的层次结构、用户/组管理以及读/写/执行权限控制,并提供了一个交互式命令行界面(Shell)。

✨ 主要特性

📁 完整的文件系统 - 支持目录和文件的创建、删除、移动、复制
👥 多用户管理 - 支持用户和用户组的创建与管理
🔒 细粒度权限控制 - 实现了标准的 UNIX rwx 权限模型
🛠️ 18个 Shell 命令 - 提供完整的命令行操作体验
🎯 双层架构设计 - 内核层 + 演示层,职责清晰分离
📚 丰富的测试 - 包含22个自动化测试场景
📖 完善的文档 - 用户手册和开发者文档齐全

🎯 适用场景

🎓 教学演示 - 帮助学生理解 UNIX 文件权限机制
🧪 实验环境 - 安全地测试权限设置,无需真实系统
🔍 算法学习 - 学习文件系统树结构和权限检查算法
💻 项目参考 - C/C++ 项目架构设计的参考示例

🚀 快速开始

环境要求

编译器: Microsoft Visual Studio 2019 或更高版本
Platform Toolset: v145
C++ 标准: C++20
操作系统: Windows (x64)

编译步骤

克隆项目

git clone https://github.com/yourusername/UNIX_File_Permission_Simulator.git
cd UNIX_File_Permission_Simulator

打开解决方案
- 使用 Visual Studio 打开 UNIX_File_Permission_Simulator.slnx
编译项目
- 按 Ctrl+Shift+B 或选择 生成 > 生成解决方案
运行程序
- 按 Ctrl+F5 或选择 调试 > 开始执行(不调试)

运行模式

启动程序后,可选择两种模式:

模式 1: 运行所有自动化测试
模式 2: 进入交互式 Shell

🖥️ 使用示例

交互式 Shell 示例

========================================
UNIX 文件权限模拟器
========================================
请选择模式:
  1. 运行所有测试
  2. 交互式Shell
请输入选择 (1 或 2): 2

========================================
UNIX 文件权限模拟器 - 交互式Shell
========================================
输入 'help' 查看可用命令

[root@/]$ mkdir /project
[root@/]$ mkdir /project/src
[root@/]$ touch /project/src/main.c
[root@/]$ ls /project
drwxr-xr-x uid=0 src/
[root@/]$ chmod /project/src/main.c 755
[root@/]$ useradd alice
用户创建成功: alice (UID=1, GID=1)
[root@/]$ su 1
[alice@/]$ cd /project
[alice@/project]$ ls
drwxr-xr-x uid=0 src/
[alice@/project]$ exit

再见!

支持的命令

类别	命令	功能
用户管理	`useradd`	创建用户
	`userdel`	删除用户
	`groupadd`	创建用户组
	`su`	切换用户
	`whoami`	显示当前用户
文件操作	`ls`	列出目录内容
	`mkdir`	创建目录
	`touch`	创建文件
	`rm`	删除文件/目录
	`rm -r`	递归删除
	`mv`	移动/重命名
	`cp`	复制文件
权限管理	`chmod`	修改权限
	`chown`	修改所有者
导航	`cd`	切换目录
	`pwd`	显示当前目录
其他	`help`	显示帮助
	`exit`	退出Shell

🏗️ 项目架构

双层架构设计

┌─────────────────────────────────────┐
│      DemoProject (演示层)           │
│  ┌──────────┐  ┌──────────┐        │
│  │ 测试代码  │  │ Shell UI  │        │
│  └──────────┘  └──────────┘        │
│  - 可使用 C++ 和标准库              │
│  - 负责 UI 和 I/O                   │
│  - 验证功能正确性                   │
└─────────────────────────────────────┘
                 ↕ 链接
┌─────────────────────────────────────┐
│      KernProject (内核层)           │
│  ┌──────────┐  ┌──────────┐        │
│  │文件系统  │  │用户管理  │        │
│  └──────────┘  └──────────┘        │
│  - 纯 C 实现                        │
│  - 不使用标准库函数                 │
│  - 紧凑的数据结构                   │
│  - 核心算法和逻辑                   │
└─────────────────────────────────────┘

核心数据结构

// 文件节点
typedef struct FileNode {
    int inode;                      // 唯一标识
    char filename[MAX_FILENAME_LEN]; // 文件名
    FileType type;                  // 类型(目录/文件)
    Permissions perms;              // 权限设置
    int uid;                        // 所有者ID
    int gid;                        // 组ID
    struct FileNode* parent;        // 父目录
    struct FileNode* children;      // 子节点链表
    struct FileNode* next;          // 同级链表
} FileNode;

// 权限结构
typedef struct {
    int owner_perms;   // 所有者权限 (rwx)
    int group_perms;   // 组权限 (rwx)
    int other_perms;   // 其他用户权限 (rwx)
} Permissions;

📚 文档

详细文档请查看 docs/ 目录:

用户手册.md - 完整的使用说明和命令参考
开发者文档.md - 架构设计和 API 文档

文档目录

docs/
├── 用户手册.md      # 使用说明、命令参考、权限模型
└── 开发者文档.md    # 架构设计、API 参考、扩展指南

🧪 测试

项目包含22个自动化测试场景:

测试覆盖

✅ 用户和组管理 (4个测试)
✅ 文件系统基础操作 (6个测试)
✅ 文件移动和重命名 (6个测试)
✅ 路径解析功能 (2个测试)
✅ 综合场景测试 (3个测试)

运行测试

# 运行所有测试
> DemoProject.exe
选择: 1

# 运行交互式Shell
> DemoProject.exe
选择: 2

📂 项目结构

UNIX_File_Permission_Simulator/
├── KernProject/                 # 内核项目(静态库)
│   ├── file_system.h           # 文件系统接口
│   ├── file_system.c           # 文件系统实现
│   ├── user_manager.h          # 用户管理接口
│   ├── user_manager.c          # 用户管理实现
│   ├── types.h                 # 公共类型定义
│   ├── framework.h             # 预编译头设置
│   └── pch.h                   # 预编译头定义
│
├── DemoProject/                # 演示项目(可执行文件)
│   └── DemoProject.cpp         # 主程序和Shell实现
│
├── docs/                       # 文档目录
│   ├── 用户手册.md
│   └── 开发者文档.md
│
├── README.md                   # 本文件
├── 第三阶段任务.md             # 任务需求文档
└── UNIX_File_Permission_Simulator.sln  # Visual Studio 解决方案

🔧 技术栈

语言: C (内核层) + C++20 (演示层)
IDE: Microsoft Visual Studio 2019+
编译器: MSVC (Platform Toolset v145)
平台: Windows x64
架构: 双层架构(静态库 + 可执行文件)

📊 核心功能实现

文件系统功能

✅ 树形目录结构(链表实现)
✅ 文件和目录的创建、删除
✅ 文件移动和重命名
✅ 文件复制
✅ 递归删除非空目录
✅ 绝对路径和相对路径支持
✅ 路径规范化(. 和 ..)
✅ 完整的边界检查和安全防护

权限系统

✅ 读(r)、写(w)、执行(x)权限
✅ 所有者、用户组、其他用户分类
✅ chmod 权限修改
✅ chown 所有者修改
✅ Root 超级用户机制

用户管理

✅ 用户创建和删除
✅ 用户组管理
✅ 用户组成员管理
✅ 权限检查算法

性能优化

✅ 字符串操作优化(减少 67% 复制)
✅ 路径解析优化(减少 100% 中间复制)
✅ 迭代算法替代递归
✅ 零编译警告

🎓 学习要点

本项目适合学习:

文件系统设计 - 树形结构的实现
权限控制算法 - UNIX 权限模型的实现
C语言编程 - 指针、链表、内存管理
软件架构 - 双层架构、接口分离
测试驱动开发 - 完整的测试用例

🤝 贡献指南

欢迎提交 Issue 和 Pull Request!

贡献流程

Fork 本项目
创建特性分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
提交更改 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
开启 Pull Request

开发规范

遵循现有代码风格
添加相应的测试用例
更新相关文档
确保无编译警告

📝 开源协议

本项目采用 MIT 协议开源 - 查看 LICENSE 文件了解详情

👨‍💻 作者

项目: UNIX 文件权限模拟器
版本: 1.0
年份: 2026

📮 联系方式

如有问题或建议,欢迎提交 Issue。

🙏 致谢

感谢所有为本项目做出贡献的开发者!

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Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 26 Commits
DemoProject		DemoProject
KernProject		KernProject
docs		docs
.gitignore		.gitignore
CLAUDE.md		CLAUDE.md
LICENSE		LICENSE
README.md		README.md
UNIX_File_Permission_Simulator.sln		UNIX_File_Permission_Simulator.sln

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Maruiful/UNIX_File_Permission_Simulator

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