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关于c:MIT-618106828-操作系统工程-Lab1-Utilities

Lab1 Xv6 and Unix utilities

Boot xv6 (easy)

从指定仓库 clone 代码,而后编译 - 运行,尝试一部分命令,没问题之后就能够正式开始了!

sleep (easy)

试验要求

实现 Unix 程序 sleep,使程序暂定指定数量的 ticks。并将解决方案放在文件 user/sleep.c 中。

一些提醒:

  • 参考其余代码如果获取用户输出参数,并对用户输出参数做出肯定判断(未指定工夫报错exit(1)
  • 能够应用零碎调用sleep
  • main 函数最初退出应调用exit(0)
  • 将程序增加到 Makefile 中

具体实现

留神参数判断和工夫小于 0 的状况。主函数实现如下:

int main(int argc, char* argv[]) {if (argc < 2) {printf("Usage: sleep [time]\n");
        exit(1);
    } else {int time = atoi(argv[1]);
        if (time < 0) exit(1);
        sleep(time);
        exit(0);
    }
}

试验后果

  • 程序成果:
  • 测试后果:

pingpong (easy)

试验要求

实现父子过程之间传输数据并打印过程 ID 和后果。具体为:父过程发一字节,子过程收到打印 ”<pid>: receive ping”,再把数据发回父过程,退出;父过程收到数据打印 ”<pid>: receive pong” 并退出。文件保留在 user/pingpong.c 中。

一些提醒:

  • 创立管道pipe
  • 创立子线程fork
  • read从管道读取,write写入管道
  • getpid获取过程 ID

具体实现

注意事项:

  • 管道读写的方向(0 读 1 写)
  • 留神敞开文件描述符
  • 父过程 wait 期待子过程完结,这样可保障输入程序

具体实现:

int main() {int fd1[2], fd2[2], pid;
    char buf;
    pipe(fd1);
    pipe(fd2);
    pid = fork();
    if (pid < 0) {fprintf(2, "fork() error\n");
        exit(1);
    } else if (pid > 0) { // father
        close(fd1[0]);
        close(fd2[1]);
        write(fd1[1], "a", 1);
        read(fd2[0], &buf, 1);
        close(fd1[1]);
        close(fd2[0]);
        wait(0);
        printf("%d: received pong\n", getpid());
    } else { // child
        close(fd2[0]);
        close(fd1[1]);
        read(fd1[0], &buf, 1);
        write(fd2[1], &buf, 1);
        close(fd2[1]);
        close(fd1[0]);
        printf("%d: received ping\n", getpid());
    }
    exit(0);
}

试验后果

  • 失败后果
    其实最开始我没有加 wait 期待子过程完结,这样的后果就会造成最根本的并发编程谬误,导致父子过程输入的后果可能是交错在一起的,比方这样:

    当然也能够通过 sleep 或其余形式解决

  • 失常后果
  • 测试后果

primes (moderate)/(hard)

试验要求

实现一个并发的素数筛选程序。具体思路参考:

Hins:

  • 因为 XV6 资源有余,应及时敞开文件描述符
  • 当写入端敞开时 read 返回 0
  • 间接将 int 类型数据写入管道

具体实现

试验思路:

  • 首先能够明确父过程的工作:创立管道、开启子过程、写入 2~35 数据、而后期待就完了,因而父过程绝对简略。
  • 依据图片,子过程的工作:

    • 创立管道、创立子过程
    • 从管道接收数据,第一个肯定为素数
    • 而后利用该素数淘汰后续数据中是该素数整数倍的数据
    • 未淘汰的数据写入管道传给本人的子过程
  • 不难发现,所有的子过程行为十分类似,因而可用递归实现。
  • 若用递归,则首先须要思考终止条件:子过程一个数据都收不到时。即其父过程找不到任何符合条件的数据要发送,就敞开了管道的写入端,子过程 read 时一个数据都没收到就返回了 0。
  • 因而,在子过程中可先 read 一个 int 数据,若后果大于 0 则将收到的数作为判断后续数据的基准素数,若后果等于 0,则满足递归终止条件间接完结过程。

注意事项:

  • 及时敞开文件描述符,的确是不够
  • 及时回收子过程

试验代码:

  • 子过程递归函数:

    void processSon(int* dad_fd) {close(dad_fd[1]);
      int first_n, fd[2], pid, ret;
      ret = read(dad_fd[0], &first_n, sizeof(int));
      if (ret == 0) exit(0);
      printf("prime %d\n", first_n);
      pipe(fd);
      pid = fork();
      if (pid < 0) {fprintf(2, "fork() error\n");
          exit(1);
      } else if (pid > 0) {
          int n;
          close(fd[0]);
          while (1) {ret = read(dad_fd[0], &n, sizeof(int));
              if (ret > 0) {if (n % first_n != 0) {write(fd[1], &n, sizeof(int));
                  }
              } else {break;}
          }
          close(fd[1]);
          close(dad_fd[0]);
          wait(0);
      } else {processSon(fd);
      }
    }
  • 主函数

    int main() {int fd[2], pid;
      pipe(fd);
      pid = fork();
      if (pid < 0) {fprintf(2, "fork() error\n");
          exit(1);
      } else if (pid > 0) { // father
          close(fd[0]);
          for (int i = 2; i < 36; ++i) {write(fd[1], &i, sizeof(int));
          }
          close(fd[1]);
          wait(0);
      } else { // son
          processSon(fd);
      }
      exit(0);
    }

测试后果

  • 程序成果
  • 测试后果

find (moderate)

试验要求

实现简易版 UNIX find程序:查找指定目录下所有文件。保留于user/find.c

hints:

  • 可参考ls.c
  • 可通过递归降落到子目录,但不要递归“.”和“..”
  • 应用 strcmp() 判断字符串是否雷同

具体实现

ls.c 中失去的提醒:

  • 可在 main 实现缺省参数,在本体函数值专一于有参数失常状况
  • 利用 struct statint fstat(int, struct stat*)获取文件状态,其中 type 字段可判断文件类型(XV6 有文件、目录、设施三种类型)
  • 目录文件自身蕴含的文本信息,可利用 struct dirent 提取,该构造体中的 name 字段保留目录中文件名

实现思路:

  • 根本与 ls.c 思路一样。main函数实现缺省参数。而后调用 find 函数
  • find函数每次关上一个文件,而后判断该文件类型:
  • 若是文件或设施,就间接打印(递归终止条件)
  • 若是目录,就利用 struct dirent 读取目录下所有文件名,而后每个文件都递归调用find

注意事项:

  • 不要递归“.”和“..”
  • 提前结束时留神敞开关上的文件描述符

试验代码

  • find函数——实现局部,不思考缺省参数

    void find(const char* dir) {
      int fd;
      struct stat st; 
    
      if ((fd = open(dir, 0)) < 0) {fprintf(2, "find: cannot open %s\n", dir);
          return;
      }
      if (fstat(fd, &st) < 0) {fprintf(2, "find: cannot stat %s\n", dir);
          close(fd);
          return;
      }
    
      switch (st.type) {
      case T_DEVICE:
      case T_FILE: {printf("%s\n", dir);
          break;
      }
      case T_DIR: {
          struct dirent de;
          char newpath[512];
          char* p;
          if (strlen(dir) + 1 + DIRSIZ + 1 > sizeof(newpath)) {printf("find: path too long\n");
              break;
          }
          strcpy(newpath, dir);
          p = newpath + strlen(newpath);
          *p++ = '/';
          while (read(fd, &de, sizeof(de)) > 0) {if (de.inum == 0 || strcmp(de.name, ".") == 0 ||
                  strcmp(de.name, "..") == 0)
                  continue;
              memmove(p, de.name, DIRSIZ);
              p[DIRSIZ] = '\0';
              find(newpath);
          }
          break;
      }
      default:
          break;
      }
      close(fd);
    }
  • 主函数——思考缺省参数,调整后调用find

    int main(int argc, char* argv[]) {
      int i;
      if (argc < 2) {find(".");
      } else {for (i = 1; i < argc; i++)
              find(argv[i]);
      }
      exit(0);
    }

测试后果

  • 程序成果
  • 测试后果

xargs (moderate)

试验要求

实现简易版 UNIX xargs程序:该程序在命令行输出参数形容一个命令作为其指定命令,而后从规范输出读取数据,将每行字符作为其指定命令附加的参数运行该命令。保留在 user/xargs.c 中。

hits:

  • 应用 forkexec,并在父过程中期待子过程完结
  • 每次读取一个字符直到呈现换行符(’\n’)
  • kernel/param.h中申明了 MAXARG 示意最大参数数量

具体实现

实现代码:

  • 次要逻辑函数xargs

    void xargs(int argc, char* argv[]) {char buf[BUF_SIZE], *start, *cur;
      int len, pid, read_idx = 0;
    
      while ((len = read(0, buf + read_idx,
                         BUF_SIZE - read_idx - 1)) > 0) {
          read_idx += len;
          start = cur = buf;
          while (1) {while (cur - buf < read_idx && *cur != '\n')
                  ++cur;
              if (*cur == '\n')
                  *cur = '\0';
              else
                  break;
              argv[argc] = start;
              pid = fork();
              if (pid > 0) {wait((int*)0);
                  // printf("%d end\n", pid);
              } else {// for (int i = 0; i <= argc + 1; ++i) {//     printf("argv[%d]=%s,", i, argv[i]);
                  // }
                  // printf("begin %s by %d ...", argv[0], getpid());
                  // 我也不晓得为什么我的这个文件打不开,利用 cat 或者 vi 命令都会卡住不动
                  if (strcmp(argv[2], "./console") == 0) exit(0);  
                  if (exec(argv[0], argv) < 0) {fprintf(2, "exec() error\n");    
                  }
                  exit(0);
              }
              start = cur + 1;
          }
          memmove(buf, start, cur - start);
          read_idx = cur - start;
      }
    }
  • 仍然利用主函数 main 实现缺省参数

    int main(int argc, char* argv[]) {char* xargv[MAXARG];
      if (argc == 1) {xargv[0] = "echo";
          xargs(argc, xargv);
      } else {for (int i = 0; i < argc - 1; ++i) {xargv[i] = argv[i + 1];
          }
          xargs(argc - 1, xargv);
      }
      exit(0);
    }

碰到的坑:

  • ./console文件打不开问题
    在过了find | xargs echo ... 的命令之后感觉应该没问题了(事实上的确没问题了),而后去尝试 find | xargs grep hello,而后就会卡住不动,只能退出虚拟机。贴出来的代码也能够看到,我在exec 前打印了要执行的命令、参数和过程号,完结过程也打印一下。加上打印的 find | xargs grep hello 运行后果如图:

    能够发现这个 29 号过程怎么都完结不了,其对应的文件就是 ./console。我始终认为是我程序自身的问题(也可能的确是我的问题),就始终 debug,一行一行去试,发现的确是这个子过程不完结,父过程始终wait。(当初想想,其实能够在grep 中打个断点再持续 debug,之后再去尝试吧,但大概率会在 read 时阻塞)
    而后我明确了,的确是这个文件的问题。重启虚拟机后用其余命令比方 cat/vi 试了一试,发现也会卡住:

    遂作罢,只能特定地跳过这个文件了(还是我太菜)
    通过 ls 能够查看这个文件的信息。发现这个文件是个设施文件,大小为 0。据此,我也只能揣测所有试图从该文件中读取数据的程序都读不到数据,也就是 read 会阻塞,也没方法返回 0。

    如果我的揣测是对的,那么对于 grep 命令,或者须要先判断要搜寻的文件大小是否大于 0,而后再去读其中的内容会好一些。

  • 第二个坑——测试时规范输入的 ’hello’ 数量
    测试文件中对于 xargs 的一部分:

    被正文掉的是本来的测试语句,通过判断 ”hello” 在规范输入中呈现的数量是否为 3 来确定正确与否。其中 xargstest.sh 的内容通过 echomkdir创立一些文件用于检测,也就是运行 find | xargs grep hello 时呈现的头几行:

    它创立了三个有 ”hello” 的文件。然而 find 命令还另外输出了b,也就是说文件 b 要被查两次,这么说后果应该是 4 个 hello,而且命令也在规范输入里啊!于是我每次测试它就讲它须要 3 个而我出了 8 个。为了过关,我只能把测试的 ”hello” 数量改了。

测试后果

  • 程序成果
  • 测试后果

总结

Lab1 还是比拟敌对也挺乏味的,带我这个小菜鸡正式入了这个课的门。但即便如此,也在最初一题的坑上卡了良久,还须要马不停蹄!

Lab1 测试后果

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