这个实验的目的是熟悉 Xv6 系统及其系统调用

在开始实验前请切换到util分支：

git checkout util

sleep

为 Xv6 实现 UNIX 程序 sleep ；你的 sleep 程序需要在用户指定的时长内暂停系统。在user/sleep.c中实现这个程序。

提示

  • 查看user下的其他程序以了解如何获得传递给程序的命令行参数。如果用户忘记指定暂停的时长，sleep应该能够打印错误信息。
  • 命令行参数以字符串的形式传递；你可以使用user/ulib.c中的atoi将其转换为整数
  • 使用user/usys.S和kernel/sysproc.c中的系统调用sleep
  • 确保main函数调用了exit()以退出sleep程序
  • 记得把sleep程序添加到Makefile中

在 Xv6 Shell 里运行程序：

$ make qemu
...
init: starting sh
$ sleep 10
(这段时间里什么也没发生)
$

pingpong

使用 UNIX 系统调用让一个字节通过一对方向相反管道在两个进程间像乒乓球一样来回。父进程通过向parent_fd[1]写入以发送一个字节；子进程通过从parent_fd[0]读取以接收一个字节。在收到父进程发送的一个字节后，子进程通过向child_fd[1]写入回复一个字节，紧接着这个字节被父进程接收。在user/pingpong.c中实现这个程序。

提示

  • 使用 pipe 创建管道
  • 使用 fork 创建子进程
  • 使用 read 从管道中读取，使用 write 向管道中写入

在 Xv6 Shell 里运行程序

$ make qemu
...
init: starting sh
$ pingpong
0: received ping
3: received pong
$

冒号前的数字是进程号，可以通过系统调用getpid获取。

primes

使用管道实现一个并行的质数筛选器。这篇文章 中的图片展示了具体的原理。使用pipe和fork建立多个管道。第一个进程向管道中写入2~35。对于每个质数，创建一个进程通过管道从其左邻居接收数字，然后通过另一个管道向其右邻居发送数字。因为 Xv6 文件描述符和进程的数量限制，这个质数筛选器支持的最大数字是35。

  • 在关闭进程不再需要的文件描述符时要小心，否则程序在输出质数35之前就会耗尽 Xv6 的资源。
  • 在输出质数35后，应当彻底关闭所有的管道，包括所有的子进程。
  • 直接向管道中写入32位int的数字比使用 ASCII I/O 要简单
  • 只有有需要的时候才创建子进程

在 Xv6 Shell 中运行程序

$ make qemu
...
init: starting sh
$ primes
prime 2
prime 3
prime 5
prime 7
prime 11
prime 13
prime 17
prime 19
prime 23
prime 29
prime 31
$

find

实现一个简化的 UNIX find 程序：找到目录树中所有名字与某个字符串匹配的文件。在user/find.c中实现这个程序。

提示

  • 查看user/ls.c以了解如何读取目录
  • 使用递归确保 find 能进入子目录
  • 对于.和..无需递归
  • qumu 会保留上次运行中对文件系统的修改；可以使用make clean清除对文件系统的修改

在 Xv6 Shell 中运行程序

$ make qemu
...
init: starting sh
$ mkdir a
$ echo > a/b
$ find . b
./a/b
$

xargs

实现一个简化的 UNIX xargs 程序：从标准输入中读取命令并运行，可用另外一行为命令提供额外的参数。在user/xargs.c中实现这个程序。

下面的例子说明了 xargs 的行为

$ xargs echo bye
hello too
bye hello too
CTRL-D
$

注意这里的命令echo bye和额外的参数是hello too组成了命令echo bye hello too，所以命令的输出是bye hello too。

提示

  • 使用fork和exec系统调用运行每行输入的命令。在父进程中使用wait以等待子进程完成命令的执行
  • 从标准输入中读入字符直到出现换行符\n
  • kernel/param.h定义了MAXARG，可用于定义参数字符串数组argv
  • qumu 会保留上次运行中对文件系统的修改；可以使用make clean清除对文件系统的修改

可以通过命令find . b | xargs grep hello结合使用xargs, find,grep三条命令，这条命令会对目录.下所有名为b的文件执行grep hello命令。

在 Xv6 Shell 中运行命令行脚本xargstest.sh测试你的实现

$ make qemu
...
init: starting sh
$ sh < xargstest.sh
$ $ $ $ $ $ hello
hello
hello
$ $

输出中的多个$是因为 Xv6 Shell 比较原始，不能意识到它在从文件执行命令而不是终端，所以为文件中的每个命令都打印了一个$。