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1、?OS操作系统实验一?：Shell解释程序(YSH0)实现文档32060624 OS实验小组2005年6月12日星期日32060624 王 克组长32060518 杜可斌32060532 徐 瑞32060621 张 劲目录：1概述22YSH0功能与设计22.1程序形式22.2内部命令和外部命令22.3重定向和管道命令22.4特殊命令键32.5程序结构图33命令行分析器设计43.1功能43.2实现54命令解释执行的实现64.1使用到的系统调用64.2程序结构65程序源代码相关说明75.1文件说明75.2主要函数说明75.3主要数据结构说明76简易测试86.1编译运行测试86.2内部命令测试96.
2、3外部命令测试96.4重定向和管道命令测试106.5测试总结107总结及感想107.132060624 王克107.232060518 杜可斌117.332060621 张劲117.432060532 徐瑞118附录118.1参考资料118.2源代码111 概述由于时间和能力的限制，这个的实验是参考实验教程上源代码及相关说明，但程序源代码的差异性在60%以上，从整体结构设计到具体的实现细节都有不同程度的改良和提高，但也可能带来一些BUG。通过对操作系统课程的学习，我们对Linux有了进一步更深入的认识，从它的使用到内核编译都有所了解。第一个实验是实现在Linux下实现一个Shell解释程序，所
3、以我们将其命名为Linux Shell 0表示一个最简单的Shell程序。它是用户与系统内核沟通的中介，为用户使用操作系统的效劳提供一个命令界面。用户在提示符下输入一个命令，Shell先解释后通过内核函数调用执行。2 YSH0功能与设计2.1 程序形式用户运行本程序，lsh0提供一个命令提示符lsh0#，程序一直等待用户输入命令，直到exit命令结束。2.2 内部命令和外部命令解释器首先支持一定的内部命令，实现特定的动作，它包括： exit:结束所有子程序并退出。 jobs：打印当前正在后台运行的作业和挂起的作业信息。本SHELL采用十分便于用户理解的格式。 fg %：把进程标识符为int的作
4、业放到前台运行。如果这个作业已经暂停，就让它继续开始运行。并开始等待此前台进程执行完毕。 bg %：在后台执行进程标识符为int的已经挂起的进程。外部命令的形式是一系列分隔的字符串。第一个字符串为可执行程序的程序名，其余的参数。它必将位于环境变量所设置的某个路径中，如果不存在那么表示命令错误。2.3 重定向和管道命令SHELL的命令大局部都是从标准输入信息并将输出信息送到标准输出。分别缩写为stdin和stdout。默认情况下，stdin为键盘，stdout为屏幕。但可使用和将输入和输出重定向到文件中，将信息存入一文件以便保存，而不送到屏幕。使用将信息从文件中输入。并且两者可以组合使用。SHE
5、LL也提供管道，利用管道可以将一个命令的输出作为另一个命令的输入来使用。这种方法比使用临时文件来连接两个命令要方便和高效的多。2.4 特殊命令键 Ctrl + Z：产生SIGTSTP信号，这个信号是让SHELL挂起在前台运行的作业。如果没有任何前台作业，那么无效。 Ctrl + C：产生SIGNT信号，这个信号是让SHELL杀死前台运行的作业的进程。如果没有任何前台作业，那么无效。2.5 程序结构图3 命令行分析器设计3.1 功能为Shell程序提供命令行的分析，并对信息进行分析存储，为解释执行做好准备。当用户在提示符后面输入命令时，输入的整行内容为一个“命令行字符串。lsh0分析器的先将保存
6、起来，直到它的作业执行结束。在执行一个命令行字符串时，lsh0也同时为其分配一个非负整数标识符，用来标识此作业的数据结构。当其作业执行完毕时，就删掉这个作业的整个数据结构。3.2 实现4 命令解释执行的实现4.1 使用到的系统调用pid_t for(void);int execv(const *file, char *const argv);void exit(int status);int wait(int *stat_loc);pid_t waitpid(pid_t pid; int *stat_loc, int options);int dup2(int fildes, int fide
7、s2);int pipe(int fides2);详见教程上，不再赘述了4.2 程序结构5 程序源代码相关说明5.1 文件说明文件名说明1lsh0.c程序主要源代码文件2lsh0_profile环境变量配置文件3readme.txtShell程序说明4makefileMakeFile文件，使用make命令编译5Lsh0Linux下编译得到的执行文件5.2 主要函数说明main()/*主函数, 程序入口 */ voidinitEnv();/*初始化环境*/ intreadInput();/*读入用户输入，保存到指针input中,返回读取的字符数*/ intparseInput();/*解析命令函
8、数*/ voidexecuteCmd(intcmdType);/*执行命令函数*/ voidaddToHistory(char*);/*命令添加到历史函数*/ voidhistoryCmd();/*历史命令函数*/ voidcdCmd();/*CD命令函数*/ voidjobsCmd();/*打印任务命令函数*/ voidbgCmd();/*任务后台化bg %命令函数*/ voidfgCmd();/*任务前台化函数*/ intfindProg(char*cmdBuf);/*查找外部命令函数*/ voidaddJob(intjobPid,char*name);/*添加任务函数*/ voiddel
9、Job(intjobPid);/*删除任务函数*/ voidctrlz();/*响应键盘CTRL + Z操作函数*/ voidDEBUG(char*s1,char*s2);/*调试程序时信息输出函数*/ 5.3 主要数据结构说明在这个程序中，用到的数据结构主要有循环数组和链表。/*定义历史命令信息数组*/ 循环数组 在history命令中，用数组来存放我们输入过的历史命令。假设我们设定义一个能够记录10条历史记录的数组。数组的定义如下：typedefstructhistory intstart; intend; charcmdBufHISTORYMAXBUFSIZE; history; his
10、toryhistoryCmds; 由于把作业以链表的形式保存起来，所以在处理job命令时，实际上就是对链表的操作。/*定义作业结构链表*/ typedefstructjobs pid_tpid; charcmdNameBUFSIZE; charstate10; structjobs*link; jobs; /*定义指向作业链表的头指针，尾指针*/ jobs*headJob,*endJob; headJob指针指向链表表头，endJob指针指向链表尾。 /*重定向用到的文件信息*/ typedefstructfileRedir inttype; charnameNAMESIZE; fileRed
11、ir; fileRedir*filesHISTORYMAX; 6 简易测试6.1 编译运行测试程序编译运行无错误，测试通过。6.2 内部命令测试内部命令测试正常。6.3 外部命令测试外部命令测试正常。6.4 重定向和管道命令测试重定向命令测试正常，但管道命令存在一定问题，可能造成进程死掉。6.5 测试总结通过测试，发现了许多本来没有发现的BUG，但程序的根本功能已经实现，但管道命令执行存在一定的问题，有待解决。7 总结及感想7.1 32060624 王克通过这个Linux Shell的实验让我受益匪浅，让我对Linux有了更深入的理解,特别是其BASH的执行过程。由于程序使用C语言编写，让我在
12、使用OO语言的空闲之余再度回归到了C语言，对自己编程根底的提高很有帮助。开发Linux下程序，也让我学到了许多新的东西，如使用VI，EMACES编辑，使用MAN查手册，使用GCCCC编译，使用GDB调试，以及用MAKE来组织编译文件。这让我这个一直努力使用LINUX的爱好者更加了解一LINUX下编程，而不是只停留在LINUX下的简单操作层面上。SHELL程序让我对操作系统课上学的概念有了进一步的了解，特别是内核的系统调用、进程管理及通信，管道、并发等知识得到了稳固。在完成此大作业的过程中，我也认识到了工程小组内合作的重要性，大家要合理分工，加强管理，使用版本控制软件暂用VSS及建模工具不多等。
13、小组内大家相互信任和良好的合作态度给我留下了深刻印象。我们会继续努力做好以后的实验内容！7.2 32060518 杜可斌 通过编写YSH0程序，我更加熟悉了各种SHELL命令，理解了SHELL的具体实行过程，以及其中用到的各种功能调用。同时，我也提高了自己的C语言的编程能力，并获得组织较大型程序的能力。在整个YSH0的编写过程中，OS小组成员之间，互相探讨，互相帮助，合理分工，既提高了各成员的专业水平，也促进了小组成员的团队协作能力。可以说，通过该OS实验，我们都得到了很大的提高.7.3 32060621 张劲通过这次操作系统大作业的完成，我在Linux下的编程能力得到了大大的提高，对Linux的了解也更深了一
