# MIT 6.S081 操作系统课程系列1 Utilities
课程主页:https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/schedule.html
课程目的
- 理解操作系统的设计和实现
- 能动手扩展一个小型os
- 能动手实现系统应用
这是mit的一套本科课程,希望能快速过一遍,扩展知识,查漏补缺。
RISC-V
- RISC(Reduced Instruction Set Computer)精简指令集计算机。
- CISC(Complex Instruction Set Computer)复杂指令集计算机。
- 可参考 https://zhuanlan.zhihu.com/p/49176102
先有复杂指令集。越来越庞大、暴露各种缺点,就有了精简指令集。
risc不断进化,到了第五代,就是RISC-V。
RISC-V是开源的。人们可以在它基础上设计开发cpu。
xv6
- https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/xv6.html
- xv6是mit开发的一个教学级别的操作系统,受Unix V6影响。作者都是业界大佬级别,质量有保证。
- 本课程就用这个操作系统,会深入其代码。一共就五十几个代码文件。
- 因为linux目前代码量巨大,很多层面上无从下手,那么从一个小而精的系统入手也是个很好的选择。
完成后希望能掌握一个os核心的框架。 - xv6的手册:https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/xv6/book-riscv-rev1.pdf
环境安装
- https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/tools.html
-
虚拟机里起ubuntu20.04
-
安装调试和模拟工具
sudo apt-get install git build-essential gdb-multiarch qemu-system-misc gcc-riscv64-linux-gnu binutils-riscv64-linux-gnu -
下载课程代码
git clone git://g.csail.mit.edu/xv6-labs-2020
实验流程
切换到此次lab的分支git checkout util
。
本次实验需要实现几个常用的shell命令。
需要参考user文件夹下已实现的命令。
1. sleep
-
判断一下参数。把第一个参数转成int。再调sleep(system call)即可。
-
改好代码后运行
make qemu
即可编译并运行xv6内核。如果编译有错会报错并停止。
内核运行起来后就会进入命令行界面,跟一般linux相似,但是很简陋,缺少各种功能。
ctrl-a
再按x
退出内核。
#include "kernel/types.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "user/user.h"
int
main(int argc, char *argv[])
{
if(argc != 2)
{
fprintf(2, "missing arg\n");
}
else
{
int ticks = atoi(argv[1]);
fprintf(2, "sleep %d ticks\n", ticks);
sleep(ticks);
}
exit(0);
}
2. pingpong
- 起两个pipe。fork。父子进程收发一下消息即可。
#include "kernel/types.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "user/user.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
int p_read_pipe[2];
int c_read_pipe[2];
char buf;
char data = 'G';
int pid;
if(pipe(p_read_pipe) == -1){
fprintf(2, "p_read_pipe failed\n");
exit(0);
}
if(pipe(c_read_pipe) == -1){
fprintf(2, "c_read_pipe failed\n");
exit(0);
}
pid = fork();
if(pid == -1){
fprintf(2, "fork failed\n");
exit(0);
}
else if(pid == 0)
{
fprintf(2, "child\n");
read(c_read_pipe[0], &buf, 1);
fprintf(2, "%d: received ping\n", getpid());
write(p_read_pipe[1], &data, 1);
close(p_read_pipe[1]);
close(c_read_pipe[0]);
}
else if(pid > 0)
{
fprintf(2, "parent\n");
write(c_read_pipe[1], &data, 1);
read(p_read_pipe[0], &buf, 1);
close(c_read_pipe[1]);
close(p_read_pipe[0]);
fprintf(2, "%d: received pong\n", getpid());
wait(0);
}
exit(0);
}
3. primes
4. find
- 直接抄ls.c。把文件夹的分支改成递归find即可。
- fmtname里把空格填充去掉可得到干净的文件名。
#include "kernel/types.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "user/user.h"
#include "kernel/fs.h"
char*
fmtname(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++;
// Return blank-padded name.
if(strlen(p) >= DIRSIZ)
return p;
memmove(buf, p, strlen(p));
//if(padding)
// memset(buf+strlen(p), ' ', DIRSIZ-strlen(p));
memset(buf+strlen(p), 0, DIRSIZ-strlen(p));
return buf;
}
void find(char *path, char *name)
{
//printf("find %s %s\n", path, name);
char buf[512], *p;
int fd;
struct dirent de;
struct stat st;
if((fd = open(path, 0)) < 0){
fprintf(2, "ls: cannot open %s\n", path);
return;
}
if(fstat(fd, &st) < 0){
fprintf(2, "ls: cannot stat %s\n", path);
close(fd);
return;
}
switch(st.type){
case T_FILE:
//printf("%s %d %d %l\n", fmtname(path), st.type, st.ino, st.size);
if(strcmp(name, fmtname(path)) == 0)
{
fprintf(1, "%s\n", path);
//printf(0, "%s\n", path);
}
break;
case T_DIR:
if(strlen(path) + 1 + DIRSIZ + 1 > sizeof buf){
printf("ls: path too long\n");
break;
}
strcpy(buf, path);
p = buf+strlen(buf);
*p++ = '/';
while(read(fd, &de, sizeof(de)) == sizeof(de)){
if(de.inum == 0)
continue;
memmove(p, de.name, DIRSIZ);
p[DIRSIZ] = 0;
if(stat(buf, &st) < 0){
printf("ls: cannot stat %s\n", buf);
continue;
}
//printf("gg %s\n", buf);
//printf("gg2 %s %d\n", fmtname(buf), strlen(fmtname(buf)));
if(strcmp("..", fmtname(buf)) != 0 && strcmp(".", fmtname(buf)) != 0)
{
//printf("gg3 %s\n", fmtname(buf));
//printf("%d\n", strcmp(".", fmtname(buf)));
//printf("gg4 %d\n", strlen(fmtname(buf)));
//printf("gg5 %d\n", strlen("."));
find(buf, name);
}
//printf("%s %d %d %d\n", fmtname(buf), st.type, st.ino, st.size);
}
break;
}
close(fd);
}
int
main(int argc, char *argv[])
{
if(argc != 3){
fprintf(2, "error arg\n");
exit(0);
}
find(argv[1], argv[2]);
exit(0);
}
5. xargs
- 有很多细节。
- 得把find.c的输出写到stdout的1。之前输入到stderr的2了,半天取不到数据。
- 管道传参数时,xargs从stdin的0取数据。碰到空格或\n时形成一个参数。
- fork一下,子进程里exec执行即可。
- 拼装exec的argv时最后要有一项0。否则执行不了。
#include "kernel/types.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "user/user.h"
// sh < xargstest.sh
// find . b | xargs grep hello
int main(int argc, char *argv[])
{
char wtf;
char child_buf[256];
memset(child_buf, 0, sizeof(child_buf));
char *child_argv[4];
child_argv[0] = argv[1];
child_argv[1] = argv[2];
child_argv[2] = child_buf;
child_argv[3] = 0;
while(read(0, &wtf, 1))
{
if(wtf != '\n' && wtf != ' ')
{
memset(child_buf + strlen(child_buf), wtf, 1);
continue;
}
int pid;
pid = fork();
if(pid == -1){
fprintf(2, "fork failed\n");
exit(0);
}
else if(pid == 0) // child
{
//printf("1 %s\n", argv[1]);
//printf("2 %s\n", child_argv[1]);
//printf("3 %s\n", child_argv[2]);
exec(argv[1], child_argv);
}
else if(pid > 0) // parent
{
wait(0);
}
memset(child_buf, 0, sizeof(child_buf));
}
exit(0);
}