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Lab5 Shell Lab

CSAPP

Shell Lab需要我们完成一个简单的shell程序。shell是一个交互的命令行界面的解析器。著名的shell程序有Bourne shell (sh)、Bourne-Again shell(bash)、Z shell (zsh)等。shell的框架已经写好，主要需要完成以下函数：

  • void eval(char *cmdline)：解析命令与执行
  • void sigchld_handler(int sig)：SIGCHLD 信号处理程序
  • void sigtstp_handler(int sig)：SIGTSTP(ctrl-z) 信号处理程序
  • void sigint_handler(int sig)：SIGINT(ctrl-c) 信号处理程序

简介

shell程序tsh.c应该具备以下功能：

  • 每一行会输出一个 tsh>，然后等待用户输入
  • 用户的输入包括name加上零个或多个参数，这些参数之间用一个或多个空格分隔。如果name是内置命令，那么直接执行，否则需要新建一个子进程，并在子进程中完成具体的工作
  • 不需要支持管道，但是需要支持输入输出重定向，如 tsh> /bin/cat < foo > bar（必须支持在同一行重定向输入以及输出)， 也需要支持内置命令的重定向，如 tsh> jobs > foo
  • 输入 ctrl-c 或 ctrl-z 会给当前的前台进程（包括其子进程）发送 SIGINT(SIGTSTP) 信号，如果没有前台任务，那么这俩信号没有任何效果
  • 如果输入的命令以 & 结尾，那么就要以后台任务的方式执行，否则按照前台执行
  • 每个job都有其进程ID(PID)和job ID(JID)都是由tsh指定的正整数，JID以%开头（如 %5 表示 JID为5，而5则表示PID为5，这部分已提供了辅助函数
  • 支持的内置命令有
    • quit 退出shell
    • jobs 列出所有的后台任务
    • bg job 给后台job发送SIGCONT 信号来继续执行该任务，具体的job数值可以是PID或JID
    • fg job 给前台job发送SIGCONT 信号来继续执行该任务，具体的job数值可以是PID或JID
  • tsh应该回收所有的僵尸进程，如果任何job因为接收了没有捕获的信号而终止，tsh应该识别出这个时间并且打印出JID和相关信号的信息。

提示

  • 不要使用 sleep() 来同步
  • 不要使用忙等待 while(1);
  • 使用sigsuspend来同步
  • 竞争条件
  • 僵尸进程回收（注意竞争条件以及正确处理信号）
  • 等待前台任务（仔细思考怎么样才是好的方式）
  • 不要假定进程的执行顺序
  • 子进程挂掉的时候应该在一个限定时间内被回收
  • 不要在多个地方调用waitpid，很容易造成竞争条件，也会造成程序过分复杂
  • 不要使用任何系统调用来管理 terminal group
  • waitpid, kill, fork, execve, setpgid, sigprocmask 和 sigsuspend 都非常有用，waitpid 中的 WUNTRACED 和 WNOHANG选项也是如此。
  • 遇到不清晰的用 man 来查看细节
  • 实现 signal handler 的时候注意给全部的前台进程组发送 SIGINT 和 SIGTSTP 信号
  • 在 kill 函数中使用 -pid 的格式作为参数
  • 在shell等待前台工作完成时，需要决定在eval及sigchold handler 具体的分配，这里有一定技巧
  • 在函数 eval 中，在 fork 出子进程之前，必须使用 sigprocmask 来阻塞 SIGCHLD,SIGINT和SIGTSTP信号，完成之后再取消阻塞。调用addjob的时候也需要如此。注意，因为子进程也继承了之前的各种状态，所以在子进程中调用exec执行新程序的时候注意需要取消阻塞，同样也需要恢复默认的handler`（shell 本身已经忽略了这些信号）
  • 不要使用 top, less, vi, emacs 之类的复杂程序，使用简单的文本程序如：/bin/cat, /bin/ls, /bin/ps, /bin/echo
  • 因为毕竟不是真正的 shell，所以在fork之后，execve之前，子进程需要调用 setpgid(0, 0)，这样就把子进程放到一个新的进程组里。这样就保证我们的shell前台进程组中唯一的进程，当按下 ctrl-c时，应该捕获SIGINT信号并发送给对应的前台进程组中。

gdb 操作

可能用到的gdb相关操作：

（1）改变gdb信号处理的设置 ：设置gdb接收到SIGINT时不要停止、打印、传递给调试目标程序 。 (gdb) handle SIGINT nostop print pass （2）使用gdb命令直接向调试的应用程序发送信号 ：首先在你希望发送信号的语句处设置断点，然后运行程序，当停止到断点所在位置后，用gdb的signal命令发送信号给调试目标程序 。 (gdb) signal SIGINT

（3）调试多进程程序：mode到可选值为parent和child表示fork之后调试父进程还是子进程。

      (gdb) set follow-fork-mode mode

dup/dup2 I/O重定向

dup, dup2 -- duplicate an existing file descriptor
#include <unistd.h>
int dup(int newfd);
int dup2(int newfd, int oldfd);

dup2函数复制描述符表项oldfd到描述符表项newfd，覆盖描述符表项newfd以前的内容。如果newfd已经打开了，dup2会在复制oldfd之前关闭newfd。