Mit6.S081-实验1-Xv6 and Unix utilities

前言

一、Boot xv6

1，实验目的

利用qemu启动xv6

2，操作流程

1）切换到xv6-labs-2020代码库的lab1分支

git checkout util

参考：https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/labs/util.html

2）启动xv6

make qemu

在这里插入图片描述
参考：https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/labs/util.html

3）测试xv6

ls

在这里插入图片描述
参考：https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/labs/util.html

4）过程分析

xv6通过qemu启动完成后，启动了shell进程。通过shell，启动子进程ls，显示了xv6目录下的文件。

5）其他操作

查看xv6中的进程：Ctrl+p（xv6没有实现ps程序）
退出qemu启动的xv6：Ctrl+a x

二、在xv6中添加一个自己编写的程序

1，源码准备

在user目录下创建copy.c

// copy.c: 将控制台输入内容输出到控制台

#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"

int
main()
{
  char buf[64];

  while(1){
    //从console读取输入，通过system call的read函数实现
    int n = read(0, buf, sizeof(buf));
	//无输入结束程序
    if(n <= 0)
      break;
    //将console输入输出到控制台，通过system call的write函数实现
    write(1, buf, n);
  }

  exit(0);
}

参考：https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/lec/l-overview/copy.c

2，编译配置

在Makefile 152行添加配置
在这里插入图片描述

3，测试添加程序

启动xv6后，执行copy
在这里插入图片描述

4，过程分析

xv6通过qemu启动完成后，启动了shell进程。通过shell，启动子进程copy。

三、xv6中shell简析

shell也是一个用户进程，不过在xv6启动后就运行了。源码为user/sh.c，入口函数在145行。
在shell下输入命令行，shell程序读取输入内容，通过调用fork（system call）开启一个shell的子进程，
shell进程利用wait（system call），等待子进程执行完后继续执行。

//创建子进程
//父进程中fork1()返回创建的子进程pid；子进程中fork1执行成功返回0。所以子进程才会执行runcmd()
if(fork1() == 0)
	  //在子进程中执行shell中输入的程序
      runcmd(parsecmd(buf));
//父进程等待子进程执行结束
wait(0);

四、ping pong练习

1，实验要求

写一个程序，使用unix system calls在两个进程间”ping-pong“一个字节，使用一对pipe，一个pipe对应一个方向，另外一个pipe对应另外一个方向。

2，源码

#include <kernel/types.h>
#include <user/user.h>

/*
 xv6可运行
 chapter01: ping pong练习程序
*/
int main(){
    //pipe1(p1)：写端父进程，读端子进程
    //pipe2(p2)；写端子进程，读端父进程
    int p1[2],p2[2];
    //来回传输的字符数组：一个字节
    char buffer[] = {'X'};
    //传输字符数组的长度
    long length = sizeof(buffer);
    //父进程写，子进程读的pipe
    pipe(p1);
    //子进程写，父进程读的pipe
    pipe(p2);
    //子进程
    if(fork() == 0){
        //关掉不用的p1[1]、p2[0]
        close(p1[1]);
        close(p2[0]);
		//子进程从pipe1的读端，读取字符数组
		if(read(p1[0], buffer, length) != length){
			printf("a--->b read error!");
			exit(1);
		}
		//打印读取到的字符数组
		printf("%d: received ping\n", getpid());
		//子进程向pipe2的写端，写入字符数组
		if(write(p2[1], buffer, length) != length){
			printf("a<---b write error!");
			exit(1);
		}
        exit(0);
    }
    //关掉不用的p1[0]、p2[1]
    close(p1[0]);
    close(p2[1]);
	//父进程向pipe1的写端，写入字符数组
	if(write(p1[1], buffer, length) != length){
		printf("a--->b write error!");
		exit(1);
	}
	//父进程从pipe2的读端，读取字符数组
	if(read(p2[0], buffer, length) != length){
		printf("a<---b read error!");
		exit(1);
	}
	//打印读取的字符数组
	printf("%d: received pong\n", getpid());
    //等待进程子退出
    wait(0);
	exit(0);
}

3，辅助图

在这里插入图片描述

4，执行效果

在这里插入图片描述

5，测试效果

在xv6-labs-2020中，执行下面指令，测试程序

./grade-lab-util pingpong

在这里插入图片描述

四、sleep实验

1，实验要求

写一个用户程序，调用sleep system call实现，执行sleep 10，表示程序等待10个时钟周期。

2，源码

#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"

int main(int argn, char *argv[]){
	if(argn != 2){
		fprintf(2, "must 1 argument for sleep\n");
		exit(1);
	}
	int sleepNum = atoi(argv[1]);
	printf("(nothing happens for a little while)\n");
	sleep(sleepNum);
	exit(0);
}

3，测试结果

在xv6-labs-2020中，执行下面指令，测试程序

./grade-lab-util sleep

在这里插入图片描述

五、primes实验

1，实验要求

将2-35中的素数打印出来，要求利用管道理念。

2，源码

#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"

void func(int *input, int num){
	if(num == 1){
		printf("prime %d\n", *input);
		return;
	}
	int p[2],i;
	int prime = *input;
	int temp;
	printf("prime %d\n", prime);
	pipe(p);
    if(fork() == 0){
        for(i = 0; i < num; i++){
            temp = *(input + i);
			write(p[1], (char *)(&temp), 4);
		}
        exit(0);
    }
	close(p[1]);
	if(fork() == 0){
		int counter = 0;
		char buffer[4];
		while(read(p[0], buffer, 4) != 0){
			temp = *((int *)buffer);
			if(temp % prime != 0){
				*input = temp;
				input += 1;
				counter++;
			}
		}
		func(input - counter, counter);
		exit(0);
    }
	wait(0);
	wait(0);
}

int main(){
    int input[34];
	int i = 0;
	for(; i < 34; i++){
		input[i] = i+2;
	}
	func(input, 34);
    exit(0);
}

3，执行结果

在这里插入图片描述

4，测试结果

在这里插入图片描述

六、find实验

1，实验目的

实现find ，即在某个路径中，找出某个文件

2，源码

#include "kernel/types.h"
#include "kernel/fcntl.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "kernel/fs.h"
#include "user/user.h"

/*
	将路径格式化为文件名
*/
char* fmt_name(char *path){
  static char buf[DIRSIZ+1];
  char *p;

  // Find first character after last slash.
  for(p=path+strlen(path); p >= path && *p != '/'; p--);
  p++;
  memmove(buf, p, strlen(p)+1);
  return buf;
}
/*
	系统文件名与要查找的文件名，若一致，打印系统文件完整路径
*/
void eq_print(char *fileName, char *findName){
	if(strcmp(fmt_name(fileName), findName) == 0){
		printf("%s\n", fileName);
	}
}
/*
	在某路径中查找某文件
*/
void find(char *path, char *findName){
	int fd;
	struct stat st;	
	if((fd = open(path, O_RDONLY)) < 0){
		fprintf(2, "find: cannot open %s\n", path);
		return;
	}
	if(fstat(fd, &st) < 0){
		fprintf(2, "find: cannot stat %s\n", path);
		close(fd);
		return;
	}
	char buf[512], *p;	
	struct dirent de;
	switch(st.type){	
		case T_FILE:
			eq_print(path, findName);			
			break;
		case T_DIR:
			if(strlen(path) + 1 + DIRSIZ + 1 > sizeof buf){
				printf("find: path too long\n");
				break;
			}
			strcpy(buf, path);
			p = buf+strlen(buf);
			*p++ = '/';
			while(read(fd, &de, sizeof(de)) == sizeof(de)){
				//printf("de.name:%s, de.inum:%d\n", de.name, de.inum);
				if(de.inum == 0 || de.inum == 1 || strcmp(de.name, ".")==0 || strcmp(de.name, "..")==0)
					continue;				
				memmove(p, de.name, strlen(de.name));
				p[strlen(de.name)] = 0;
				find(buf, findName);
			}
			break;
	}
	close(fd);	
}

int main(int argc, char *argv[]){
	if(argc < 3){
		printf("find: find <path> <fileName>\n");
		exit(0);
	}
	find(argv[1], argv[2]);
	exit(0);
}

3，执行结果

find当前目录下文件名为ls的文件
在这里插入图片描述

4，测试结果

在这里插入图片描述

七、xargs实验

1，实验目的

实现类似unix xargs类似功能，比如echo hello too|xargs echo bye，要输出bye hello too；
即等价于echo bye hello too，将上个命令输出的每行作为参数，拼接到xargs后面的指令后面。
echo hello too输出为hello too，将其拼接到echo bye后面，就是echo bye hello too。

2，源码

#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"

int main(int argc, char *argv[]){
    int i;
    int j = 0;
    int k;
    int l,m = 0;
    char block[32];
    char buf[32];
    char *p = buf;
    char *lineSplit[32];
    for(i = 1; i < argc; i++){
        lineSplit[j++] = argv[i];
    }
    while( (k = read(0, block, sizeof(block))) > 0){
        for(l = 0; l < k; l++){
            if(block[l] == '\n'){
                buf[m] = 0;
                m = 0;
                lineSplit[j++] = p;
                p = buf;
                lineSplit[j] = 0;
                j = argc - 1;
                if(fork() == 0){
                    exec(argv[1], lineSplit);
                }                
                wait(0);
            }else if(block[l] == ' ') {
                buf[m++] = 0;
                lineSplit[j++] = p;
                p = &buf[m];
            }else {
                buf[m++] = block[l];
            }
        }
    }
    exit(0);
}

3，执行结果

在这里插入图片描述

4，测试结果

在xv6中执行：sh <xargstest.sh
在这里插入图片描述

在xv6-labs-2020中执行：./grade-lab-util xargs
在这里插入图片描述

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