MIT 6.828 Assignment:Shell

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通过在小shell中实现多个功能，这个assignment将使我更熟悉Unix系统调用接口和shell

MIT 6.828 Operating System Engineering

做作业之前先熟悉OSMIT 6.828 book_xv6:Chapter 0
该作业的解释文档
下载sh.c

建立t.sh文件

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ls > y
cat < y | sort | uniq | wc > y1
cat y1
rm y1
ls |  sort | uniq | wc
rm y

gcc，你可以编译骨架shell，如下所示：
$ gcc sh.c
生成一个a.out文件，你可以运行：
$ ./a.out <t.sh
此执行将打印错误消息，因为您尚未实现多个功能。在本作业的其余部分中，您将实现这些功能

分析

先看看主函数的行为

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int
main(void)
{
  static char buf[100];
  int fd, r;

  // Read and run input commands.
  while(getcmd(buf, sizeof(buf)) >= 0){
    if(buf[0] == 'c' && buf[1] == 'd' && buf[2] == ' '){
      // Clumsy but will have to do for now.
      // Chdir has no effect on the parent if run in the child.
      buf[strlen(buf)-1] = 0;  // chop \n
      if(chdir(buf+3) < 0)
        fprintf(stderr, "cannot cd %s\n", buf+3);
      continue;
    }
    if(fork1() == 0)
      runcmd(parsecmd(buf));
    wait(&r);
  }
  exit(0);
}

循环调用getcmd函数读入命令，如果是cd命令，则先切换文件夹，因为如果在子进程切换将对父进程无效。确认不是cd之后，创建子进程并调用关键函数runcmd()，其中parsecmd(buf)无非就是解析命令，里面就是一些字符串处理，不关心。

下面就我们要完成的代码片段

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// Execute cmd.  Never returns.
void
runcmd(struct cmd *cmd)
{
  int p[2], r;
  struct execcmd *ecmd;
  struct pipecmd *pcmd;
  struct redircmd *rcmd;

  if(cmd == 0)
    exit(0);
  
  switch(cmd->type){
  default:
    fprintf(stderr, "unknown runcmd\n");
    exit(-1);

  case ' ':
    ecmd = (struct execcmd*)cmd;
    if(ecmd->argv[0] == 0)
      exit(0);
    fprintf(stderr, "exec not implemented\n");
    // Your code here ...
    break;

  case '>':
  case '<':
    rcmd = (struct redircmd*)cmd;
    fprintf(stderr, "redir not implemented\n");
    // Your code here ...
    runcmd(rcmd->cmd);
    break;

  case '|':
    pcmd = (struct pipecmd*)cmd;
    fprintf(stderr, "pipe not implemented\n");
    // Your code here ...
    break;
  }    
  exit(0);
}

parsecmd把命令分成了3个类型，分别是可执行命令，重定向命令，以及管道命令。也就是接下来要实现的

简单命令

该题的要求就是先调用当前目录下的可执行程序，如果不存在，就去/bin文件夹下寻找，如果没有则报错

需要使用的就是execv函数，它是exec函数族的一个，exec函数族的作用就是根据pathname找到可执行文件，并用它取代调用进程的内容。虽然pid未改变，但是实际运行的内容已经不同。结合之前main函数中的内容，可以看出Shell执行某个命令实际上就是fork出一个子进程，然后把子进程替换为想要执行的程序。这个函数在小册子中也讲解过，可以通过man 3 exec去查看函数解释

除此之外，还需要一个辅助函数access，它的作用是检查能否对某个文件（pathname）执行某个操作（mode）。模式有：

  • R_OK：测试读许可权
  • W_OK：测试写许可权
  • X_OK：测试执行许可权
  • F_OK：测试文件是否存在
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case ' ':
    ecmd = (struct execcmd*)cmd;
    if (ecmd->argv[0] == 0)
      exit(0);
    // fprintf(stderr, "exec not implemented\n");
    if (access(ecmd->argv[0], F_OK) == 0) {
    execv(ecmd->argv[0], ecmd->argv);
    } else {
    const char *binPath = "/bin/";
    int pathLen = strlen(binPath) + strlen(ecmd->argv[0]);
    char *abs_path = (char *)malloc((pathLen+1)*sizeof(char));
    strcpy(abs_path, binPath);
    strcat(abs_path, ecmd->argv[0]);
    if (access(abs_path, F_OK) == 0) {
        execv(abs_path, ecmd->argv);
    } else {
        fprintf(stderr, "%s: Command not found\n", ecmd->argv[0]);
    }
    }
    break;

编译运行截图，嘻嘻嘻！

I/O重定向

The parser already recognizes ">" and "<", and builds a redircmd for you, so your job is just filling out the missing code in runcmd for those symbols. You might find the man pages for open and close useful

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case '>':
case '<':
  rcmd = (struct redircmd*)cmd;
  // fprintf(stderr, "redir not implemented\n");
  // Your code here ...
  close(rcmd->fd);
  if (open(rcmd->file, rcmd->mode, 0644) < 0) {
  fprintf(stderr, "Unable to open file: %s\n", rcmd->file);
  exit(0);
  }
  runcmd(rcmd->cmd);
  break;

思路就是先关闭程序原先的标准输入/输出，打开指定文件作为新的标准输入/输出。非常容易漏掉权限位，即open的第三个参数

编译运行截图，嘻嘻嘻！

管道

You might find the man pages for pipe, fork, close, and dup useful，也就是说这次涉及的函数主要是pipe、dup、fork、close，通过输入前面创建的t.sh批处理文件，来计算当前目录下文件的大小

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case '|':
    pcmd = (struct pipecmd*)cmd;
    // fprintf(stderr, "pipe not implemented\n");
    // Your code here ...
    if (pipe(p) < 0) fprintf(stderr,"pipe failed\n");
    if (fork1() == 0) {
    	close(1);
   		dup(p[1]);
    	close(p[0]);
    	close(p[1]);
    	runcmd(pcmd->left);
    } else {
    	close(0);
    	dup(p[0]);
    	close(p[0]);
    	close(p[1]);
   		runcmd(pcmd->right);
    }
    break;

由于批处理文件的命令既有在/bin/下，也有在/usr/bin，因此之前的case需要修改

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case ' ':
   ecmd = (struct execcmd*)cmd;
   if(ecmd->argv[0] == 0)
     exit(0);
   // fprintf(stderr, "exec not implemented\n");
   if(access(ecmd->argv[0], F_OK) == 0) {
   execv(ecmd->argv[0], ecmd->argv);
   } else {
   // 将路径改为数组实现
   const char *binPath[] = {"/bin/", "/usr/bin/"};
   char *abs_path;
   int bin_count = sizeof(binPath)/sizeof(binPath[0]);
   int found = 0;
   for (int i=0; i<bin_count && found==0; i++) {
       int pathLen = strlen(binPath[i]) + strlen(ecmd->argv[0]);
       abs_path = (char *)malloc((pathLen+1)*sizeof(char));
       strcpy(abs_path, binPath[i]);
       strcat(abs_path, ecmd->argv[0]);
       if(access(abs_path, F_OK) == 0) {
           execv(abs_path, ecmd->argv);
       found = 1;
       }
       free(abs_path);
   }
   if (found == 0) {
       fprintf(stderr, "%s: Command not found\n", ecmd->argv[0]);
   }
   }
   
   break;

编译运行截图，嘻嘻嘻！