这个实验建议一定要认真读完csapp全书的第八章。不然可能会毫无思路。千万不要上来直接做。
0. 环境配置和实验下载
利用docker配置Linux环境。无论你是mac还是windows都可以轻松搞定 https://www.cnblogs.com/JayL-zxl/p/14286789.html
1. 实验目的
你的任务为补全tsh.c里面的一些空缺的函数。
• eval: 解析命令行 [70 lines]
• builtin cmd: 识别命令是否为内置命令: quit, fg, bg, and jobs. [25 lines]
• do bgfg:实现bg和fg命令. [50 lines]
• waitfg: 等待前台程序完成 [20 lines]
• sigchld handler: Catches SIGCHILD signals. 80 lines]
• sigint handler: Catches SIGINT (ctrl-c) signals. [15 lines]
• sigtstp handler: Catches SIGTSTP (ctrl-z) signals. [15 lines]
每一次你修改tsh.c函数之后都要重新编译它，然后运行你的shell
make
./tsh
在writeup里面给了非常多的提示。这里简单给大家列举一下
- 要详细阅读书本的第八章内容
- 如果用户输入
ctrl-c(ctrl-z)，那么SIGINT(SIGTSTP)信号应该被送给每一个在前台进程组中的进程，如果没有进程，那么这两个信号应该不起作用。 - 如果一个命令以“&”结尾，那么tsh应该将它们放在后台运行，否则就放在前台运行（并等待它的结束）
- tsh应该回收（reap）所有僵尸进程，如果一个工作是因为收到了一个它没有捕获的（没有按照信号处理函数）而终止的，那么tsh应该输出这个工作的PID和这个信号的相关描述。
tsh应该支持如下的内置命令
– The quit command terminates the shell.
– The jobs command lists all background jobs.
– The bg <job> command restarts <job> by sending it a SIGCONT signal, and then runs it in
the background. The <job> argument can be either a PID or a JID.
– The fg <job> command restarts <job> by sending it a SIGCONT signal, and then runs it in
the foreground. The <job> argument can be either a PID or a JID.
书上有展示过一个非常简单的Shell程序这里先复习一下。
当然上面的程序并没有回收后台运行的程序。而且它非常不完整，但足够帮助我们理解整个shell的基本逻辑了
1.1 信号简介
当一个进程收到信号之后就会调用信号处理程序。这个也是我们任务之一。
信号--->进程---->信号处理程序---执行------结果
当然关于信号有很多可以说的。比如信号不会排队啊。信号处理程序的阻塞，以及并发情况如何处理啊。这些请大家仔细阅读课本第八章。
2. 实验开始
好了下面开始实验了。首先根据writeup我们知道我们要依次根据test文件进行测试。就是说我们的make test0x的执行结果要和make rtest0x的参考结果一样就可以了。
这里我们发现对于test02的测试就出现了问题。这里去看一下trace02看看到底发生了什么。
这里有一条quit指令。不通过的原因就是我们的tsh程序还没有实现对于这个命令的处理。所以它不会退出而会停在这里。
下面正式开始我们的实验啦
由于我们没有办法预估信号到达的顺序。因此对于并发编程的处理就变得非常的重要。
考虑下面这种情况
因此我们要考虑这种情况。在父进程addjob之前先把SIGCHLD信号阻塞掉。
1. eval函数的实现
void eval(char *cmdline)
{
char *argv[MAXLINE]; /*Argument list execve()*/
char buf[MAXLINE]; /*Hold modified commend line*/
int bg; /*Should the job run in bg or fg?*/
pid_t pid;
int state;
sigset_t mask_all, mask_one, prev_one;
strcpy(buf,cmdline);
bg=parseline(cmdline,argv);
if(argv[0]==0){
return ;//ignore empty line
}
if(!builtin_cmd(argv)){
sigfillset(&mask_all);
sigemptyset(&mask_one);
sigaddset(&mask_one, SIGCHLD);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_one, &prev_one); //Block SIGCHLD
if((pid==fork())==0){
sigprocmask(SIG_SETMASK,&prev_one,NULL);//UnBlock SIGCHLD
if (setpgid(0, 0) < 0)
{
perror("SETPGID ERROR");
exit(0);
}
if (execve(argv[0], argv, environ) < 0) //if execve error return 0
{
printf("%s: Command not found\n", argv[0]);
exit(0);
}
}
else{
state = bg ? BG : FG;
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, NULL); //parent process
addjob(jobs, pid, state, cmdline);
sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev_one, NULL); //unblock SIGCHLD
}
bg?printf("[%d] (%d) %s",pid2jid(pid), pid, cmdline):waitfg(pid);
}
return;
}
基本参考了书上p525的shell代码和p543的代码。考虑了上述提到的并发访问问题。
2. builtin_cmd的实现
一共需要支持四个内置命令
分别处理即可
int builtin_cmd(char **argv)
{
if(!strcmp(argv[0],"quit")){
exit(0);
}
if(!strcmp(argv[0],"&"))
return 1;
if(!strcmp(argv[0],"bg")||!strcmp(argv[0],"fg"){
do_bgfg(argv);
return 1;
}
if(!strcmp(argv[0],"jobs")){
listjobs(jobs);
return 1;
}
return 0; /* not a builtin command */
}
3. do_bgfg的实现
每个job都可以由进程ID（PID）或job ID（JID）标识，该ID是一个正整数tsh分配。 JID应该在命令行上以前缀“％”表示。 例如，“％5”
表示JID 5，“ 5”表示PID5。（我们已为您提供了所需的所有例程处理工作清单。）
tsh> fg %1
Job [1] (9723) stopped by signal 20
kill(pid,signal)的规则
if (pid < 0) 则向|pid|的组中全部发送信号
if(pid > 0) 则就向单个进程发送
if(pid=0) 信号将送往所有与调用kill()的那个进程属同一个使用组的进程。
void do_bgfg(char **argv)
{
struct job_t *job;
int id;
if(argv[1]==NULL){
printf("%s command requires PID or %%jobid argument\n", argv[0]);
return ;
}
if (sscanf(argv[1], "%%%d", &id) > 0)
{
job = getjobjid(jobs, id);
if (job == NULL)
{
printf("%%%d: No such job\n", id);
return ;
}
}
else if (sscanf(argv[1], "%d", &id) > 0)
{
job = getjobpid(jobs, id);
if (job == NULL)
{
printf("(%d): No such process\n", id);
return ;
}
}
else
{
printf("%s: argument must be a PID or %%jobid\n", argv[0]);
return;
}
if(!strcmp(argv[0], "bg"))
{
kill(-(job->pid), SIGCONT);
job->state = BG;
printf("[%d] (%d) %s",job->jid, job->pid, job->cmdline);
}
else
{
kill(-(job->pid), SIGCONT);
job->state = FG;
waitfg(job->pid);
}
return;
}
3. waitfg 函数实现
void waitfg(pid_t pid)
{
sigset_t mask;
sigemptyset(&mask);
while (fgpid(jobs) > 0)
sigsuspend(&mask);
return;
}
这里注意一下
4. sigchld_handler的实现
关于waitpid参数的全介绍
void sigchld_handler(int sig)
{
int olderrno = errno;
pid_t pid;
int status;
sigset_t mask_all, prev;
sigfillset(&mask_all);
while((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG | WUNTRACED)) > 0)
{
if (WIFEXITED(status)) //正常
{
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, &prev);
deletejob(jobs, pid);
sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev, NULL);
}
else if (WIFSIGNALED(status))
{
struct job_t* job = getjobpid(jobs, pid);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, &prev);
printf("Job [%d] (%d) terminated by signal %d\n", job->jid, job->pid, WTERMSIG(status));
deletejob(jobs, pid);
sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev, NULL);
}
else /
{
struct job_t* job = getjobpid(jobs, pid);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, &prev);
printf("Job [%d] (%d) stopped by signal %d\n", job->jid, job->pid, WSTOPSIG(status));
job->state= ST;
sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev, NULL);
}
}
errno = olderrno;
return;
}
5. sigint_handler的实现
void sigint_handler(int sig)
{
int pid=fgpid(jobs);
int jid=pid2jid(pid);
sigset_t mask_all, prev;
sigfillset(&mask_all);
if(pid!=0){
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, &prev);
printf("Job [%d] terminated by SIGINT.\n",jid);
deletejob(jobs,pid);
sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev, NULL);
kill(-pid,sig);
}
return;
}
6. sigstp_handler的实现
这个的整体和实现和上面的几乎一摸一样。
void sigtstp_handler(int sig)
{
int pid=fgpid(jobs);
int jid=pid2jid(pid);
sigset_t mask_all, prev;
sigfillset(&mask_all);
if(pid!=0){
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, &prev);
printf("Job [%d] stopped by SIGSTP.\n",jid);
(*getjobpid(jobs,pid)).state = ST;;
sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev, NULL);
kill(-pid,sig);
}
return;
}