xv6 6.S081 Lab1: util

写在前面
实验介绍
开始！
- sleep
- pingpong
- Primes
- Find
- Xargs

拖了这么久，终于稍微有时间填坑了。今天介绍xv6的第一个实验util。代码在这里。废话不多说，我们开始吧。

写在前面

参考我的上一篇博客OS实验xv6 6.S081 开坑，这里给出了一些有用的参考资料。

实验介绍

这是MIT Lab1的官方指导书Lab1 Utilities

Lab1要求我们实现几个Unix中常用的工具函数：

sleep
pingpong
primes
find
xargs

开始！

sleep

这个任务要求利用调用系统调用函数sleep完成sleep n。。。这也太简单了吧。。。
但是这里还需要强调一下，在Hints中说得很清楚了，我们调用的是syscall的sleep，这时xv6提供的，而不是Linux环境中的< sys >中的sleep。

在user文件夹下新建sleep.c，判断一下输入格式（纯粹为了加多代码量），调用一下sleep即可。注意导的包，user.h为xv6提供的系统函数，types.h为其提供的变量类型

#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"const int duration_pos = 1;
typedef enum {wrong_char, success_parse, toomany_char} cmd_parse;
cmd_parse parse_cmd(int argc, char** argv);int
main(int argc, char** argv){//printf("%d, %s, %s \n",argc, argv[0], argv[1]);if(argc == 1){printf("Please enter the parameters!");exit();}else{cmd_parse parse_result;parse_result = parse_cmd(argc, argv);if(parse_result == toomany_char){printf("Too many args! \n");exit();}else if(parse_result == wrong_char){printf("Cannot input alphabet, number only \n");exit();}else{int duration = atoi(argv[duration_pos]);//printf("Sleeping %f", duration / 10.0);sleep(duration);exit();}}
}cmd_parse
parse_cmd(int argc, char** argv){if(argc > 2){return toomany_char;}else {int i = 0;while (argv[duration_pos][i] != '\0'){/* code */if(!('0' <= argv[duration_pos][i] && argv[duration_pos][i] <= '9')){return wrong_char;}i++;}}return success_parse;
}

pingpong

本任务要求实现利用管道实现进程间的通信：父进程发送ping，子进程收到后发送pong，父进程收到后将其打印出来
Hints 1：利用pipe()函数创建管道，pipe()函数接收一个长度为2的数组，数组下标0为读端、1为写端；
Hints 2：利用fork()函数创建新的进程；
Hints 3：利用read、write函数读写管道；

绘制出下面这张图就很好理解这个任务了。

下面给出代码实现：

#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"int
main(int argc, char** argv ){int pid;int parent_fd[2];int child_fd[2];char buf[20];//为父子进程建立管道pipe(child_fd); pipe(parent_fd);// Child Progressif((pid = fork()) == 0){close(parent_fd[1]);read(parent_fd[0],buf, 4);printf("%d: received %s\n",getpid(), buf);close(child_fd[0]);write(child_fd[1], "pong", sizeof(buf));exit();}// Parent Progresselse{close(parent_fd[0]);write(parent_fd[1], "ping",4);close(child_fd[1]);read(child_fd[0], buf, sizeof(buf));printf("%d: received %s\n", getpid(), buf);exit();}}

Primes

本任务要求完成质数筛选器
具体是什么意思呢？
它要求用fork和pipe实现：输入为2 ~ 35，输出为2 ~ 35间的所有质数，例如：2、3、5、7等。

算法比较简单，例如，第一次我们将2 ~ 35给到一个进程，这个进程发现给到的第一个数为2，则输出2，然后将不能被2除尽的数（3、5、7、9……）发送给下一个进程，下一个进程发现给到的第一个数为3，则输出3，然后将不能被3除尽的数（5、7……）发送给下一个进程……以此类推。我们可以通过下图说明这个过程。

好了，递归创建管道貌似就可以做了。

#include "kernel/types.h"
#include "user.h"void generate_nums();
void send_primes(int pd[], int infos[], int infoslen);
void check_pd(int pd[], int len);
void process(int pd[]);int
main(int argc, char** argv){//声明管道int pd[2];  //pipe descriper//创建管道pipe(pd);//check_pd(pd, 2);int pid;//Child Processif((pid = fork()) == 0){process(pd);exit();}//Parent Processelse{int nums[34];generate_nums(nums);send_primes(pd, nums, 34);//sleep(10);exit();}}void process(int pd[]){int p;int n;int len;int pid;int pd_child[2];int infos[34];int infos_i = 0;pipe(pd_child);//check_pd(pd_child, 2);close(pd[1]);len = read(pd[0], &p, sizeof(p));printf("prime %d\n", p);  while(len != 0) {len = read(pd[0], &n, sizeof(n));if(n % p != 0){*(infos + infos_i) = n;infos_i++;}}close(pd[0]);if(infos_i == 0) {exit();}// Child Processif((pid = fork()) == 0){process(pd_child);}// Parent Processelse{send_primes(pd_child, infos, infos_i);  }
}void
generate_nums(int nums[34]){int i = 0;for(int count = 2; count <= 35; count++){nums[i] = count;i++;}}void
check_pd(int pd[], int len){printf("pd:\n");for(int i = 0; i < len; i++){printf("%d \n", pd[i]);}
}void
send_primes(int pd[], int infos[], int infoslen){int info;close(pd[0]);for(int i = 0; i < infoslen; i++){info = infos[i];write(pd[1],&info,sizeof(info));}
}

Find

目标：写一个find函数
find函数的作用是什么呢？
其基本用法为 find arg1 arg2，即在目录arg1下找到arg2。怎么写呢？完全不知道，因为这和file system挂钩。但是，MIT给了我们一个Hint：Look at user/ls.c to see how to read directories。于是就照着ls来写吧。这里有一个红利Bonus，就是可以直接copy grep.c的正则匹配代码，这样就能更快地进行文件的查找。

#include "kernel/types.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "user/user.h"
#include "kernel/fs.h"//Copy from Grep.c
char buf[1024];
int match(char*, char*);
int matchhere(char*, char*);
int matchstar(int, char*, char*);int
match(char *re, char *text)
{if(re[0] == '^')return matchhere(re+1, text);do{  // must look at empty stringif(matchhere(re, text))return 1;}while(*text++ != '\0');return 0;
}// matchhere: search for re at beginning of text
int matchhere(char *re, char *text)
{if(re[0] == '\0')return 1;if(re[1] == '*')return matchstar(re[0], re+2, text);if(re[0] == '$' && re[1] == '\0')return *text == '\0';if(*text!='\0' && (re[0]=='.' || re[0]==*text))return matchhere(re+1, text+1);return 0;
}// matchstar: search for c*re at beginning of text
int matchstar(int c, char *re, char *text)
{do{  // a * matches zero or more instancesif(matchhere(re, text))return 1;}while(*text!='\0' && (*text++==c || c=='.'));return 0;
}/*find.c
*/
char* fmtname(char *path);
void find(char *path, char *re);int
main(int argc, char** argv){if(argc < 2){printf("Parameters are not enough\n");}else{//在路径path下递归搜索文件 find(argv[1], argv[2]);}exit();
}// 对ls中的fmtname，去掉了空白字符串
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++;// printf("len of p: %d\n", strlen(p));if(strlen(p) >= DIRSIZ)return p;memset(buf, 0, sizeof(buf));memmove(buf, p, strlen(p));//memset(buf+strlen(p), ' ', DIRSIZ-strlen(p));return buf;
}void
find(char *path, char *re){// printf("---------------------------------------------\n");// printf("path:%s\n", path);// printf("fmtpath:%s\n",fmtname(path));// printf("re:%s\n", re);char buf[512], *p;int fd;struct dirent de;struct stat st;if((fd = open(path, 0)) < 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;}switch(st.type){case T_FILE://printf("File re: %s, fmtpath: %s\n", re, fmtname(path));if(match(re, fmtname(path)))printf("%s\n", path);break;//printf("%s %d %d %l\n", fmtname(path), st.type, st.ino, st.size);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)){if(de.inum == 0)continue;memmove(p, de.name, DIRSIZ);p[DIRSIZ] = 0;if(stat(buf, &st) < 0){printf("find: cannot stat %s\n", buf);continue;}// printf("%s, %d\n",fmtname(buf), strlen(fmtname(buf)));// printf("%s\n",buf);// // printf("%d\n",strcmp(".", fmtname(buf)));// // printf("%d\n",strcmp("..", fmtname(buf)));char* lstname = fmtname(buf);// printf("lstname: %s\n", lstname);if(strcmp(".", lstname) == 0 || strcmp("..", lstname) == 0){//printf("%s %d %d %d\n", buf, st.type, st.ino, st.size);continue;}else{//printf("deep: %s %d %d %d\n", buf, st.type, st.ino, st.size);find(buf, re);}//printf("%s %d %d %d\n", fmtname(buf), st.type, st.ino, st.size);}break;}close(fd);
}

Xargs

简而言之，多参数实现吧，当用户输入ctrl+d时停止参数的输入。
这里要说明的是：对于输入的命令，我们要用exec执行，其中exec接收两个参数，第一个参数为命令cmd，第二个参数为一个数组，该数组的格式必须为{cmd, “arg1”, “arg2”, …, 0}

代码实现并不难，关键在于要理解xargs的用法。另外，在c语言中，输入ctrl+d后，buf长度为0，可据此来完成对ctrl+d的判断。另外，根据MIT的Hint：kernel/param.h declares MAXARG, which may be useful if you need to declare an argv.，我们可以声明一个数组来保存用户输入的每一个参数。好了，可以写代码了。

#include "kernel/types.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "user.h"
#include "kernel/fs.h"
#include "kernel/param.h"#define CMDSTYLE        2char *cutoffinput(char *buf);
void substring(char s[], char sub[], int pos, int len);
void printargs(char* args[MAXARG][CMDSTYLE], int args_num);/* 打印参数 */
void
printargs(char* args[MAXARG][CMDSTYLE], int args_num){for (int i = 0; i < args_num; i++){/* code */printf("--------------args %d:--------------\n", i + 1);printf("cmd: %s, arg: %s, argslen: %d \n", args[i][0], args[i][1], strlen(args[i][1]));}}
/* 子串 */
void
substring(char s[], char *sub, int pos, int len) {int c = 0;   while (c < len) {*(sub + c) = s[pos+c];c++;}*(sub + c) = '\0';
}/* 截断 '\n' */
char*
cutoffinput(char *buf){/* 记得要为char *新分配一片地址空间，否则编译器默认指向同一片地址 */if(strlen(buf) > 1 && buf[strlen(buf) - 1] == '\n'){char *subbuff = (char*)malloc(sizeof(char) * (strlen(buf) - 1));substring(buf, subbuff, 0, strlen(buf) - 1);return subbuff;}else{char *subbuff = (char*)malloc(sizeof(char) * strlen(buf));strcpy(subbuff, buf);return subbuff;}
}int
main(int argc, char *argv[])
{/* code */int pid;char buf[MAXPATH];char *args[MAXARG];char *cmd;/* 默认命令为echo */if(argc == 1){cmd = "echo";}else{cmd = argv[1];}/* 计数器 */int args_num = 0;while (1){memset(buf, 0, sizeof(buf));gets(buf, MAXPATH);/* printf("buf:%s",buf); */char *arg = cutoffinput(buf);/* printf("xargs:gets arg: %s, arglen: %d\n", arg, strlen(arg)); *//* press ctrl + D */if(strlen(arg) == 0 || args_num >= MAXARG){break;}args[args_num]= arg;args_num++;}/* printargs(args, args_num);printf("Break Here\n");*//* 填充exec需要执行的命令至argv2exec */int argstartpos = 1;char *argv2exec[MAXARG];argv2exec[0] = cmd;for (; argstartpos < argc; argstartpos++){argv2exec[argstartpos] = argv[argstartpos - 2];}for (int i = 0; i < args_num; i++){/* code */argv2exec[i + argstartpos] = args[i];}argv2exec[args_num + argstartpos] = 0;/* 运行cmd */if((pid = fork()) == 0){   exec(cmd, argv2exec);    }  else{/* code */wait();}exit();
}