【XV6】 Xv6 and Unix utilities
代码：https://github.com/JasenChao/xv6-labs.git
运行xv6
实验环境使用的是Ubuntu 20.04，需要安装一些工具：
sudo apt-get install git build-essential gdb-multiarch qemu-system-misc gcc-riscv64-linux-gnu binutils-riscv64-linux-gnu
安装完成后验证qemu是否安装成功，成功的话应该打印qemu的版本：
qemu-system-riscv64 --version
同时还需要有RISC-V版本的GCC，以下三个至少有一个正常安装，可以打印版本：
riscv64-linux-gnu-gcc --version
riscv64-unknown-elf-gcc --version
riscv64-unknown-linux-gnu-gcc --version
下载xv6源码并编译运行
git clone git://g.csail.mit.edu/xv6-labs-2023
cd xv6-labs-2023
make qemu
一切正常的话会显示xv6 kernel is booting，以及一个可以输入命令的终端。
实现sleep命令
题目要求实现一个sleep命令，可以使系统睡眠指定的时间。
在user文件夹下新建sleep.c文件，要求包含判断参数是否正确：
#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"
int
main(int argc, char *argv[])
{
if(argc != 2){
fprintf(2, "usage: sleep times\n");
exit(1);
}
sleep(atoi(argv[1]));
exit(0);
}
修改Makefile中的以下内容，使得sleep出现在命令列表中：
UPROGS=\
$U/_cat\
$U/_echo\
$U/_forktest\
$U/_grep\
$U/_init\
$U/_kill\
$U/_ln\
$U/_ls\
$U/_mkdir\
$U/_rm\
$U/_sh\
$U/_sleep\
$U/_stressfs\
$U/_usertests\
$U/_grind\
$U/_wc\
$U/_zombie\
使用make GRADEFLAGS=sleep grade命令测试是否正确。
实现pingpong命令
题目要求实现一个pingpong命令，父进程传给子进程一个字符，子进程读到这个字符就输出<pid>: received ping，再把这个字符传回给父进程，父进程读到这个字符就输出<pid>: received pong。
在user文件夹下新建pingpong.c文件：
#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"
int
main(int argc, char *argv[])
{
int p1[2], p2[2];
pipe(p1);
pipe(p2);
if(fork() == 0){
char byte;
close(p1[1]); // 子进程不需要p1的写端
close(p2[0]); // 子进程不需要p2的读端
read(p1[0], &byte, sizeof(byte));
printf("%d: received ping\n", getpid());
write(p2[1], &byte, sizeof(byte));
close(p1[0]);
close(p2[1]);
exit(0);
}else{
char byte = 's';
close(p1[0]); // 父进程不需要p1的读端
close(p2[1]); // 父进程不需要p2的写端
write(p1[1], &byte, sizeof(byte));
read(p2[0], &byte, sizeof(byte));
printf("%d: received pong\n", getpid());
close(p1[1]);
close(p2[0]);
exit(0);
}
}
修改Makefile中的以下内容，使得pingpong出现在命令列表中：
UPROGS=\
$U/_cat\
$U/_echo\
$U/_forktest\
$U/_grep\
$U/_init\
$U/_kill\
$U/_ln\
$U/_ls\
$U/_mkdir\
$U/_pingpong\
$U/_rm\
$U/_sh\
$U/_sleep\
$U/_stressfs\
$U/_usertests\
$U/_grind\
$U/_wc\
$U/_zombie\
使用make GRADEFLAGS=pingpong grade命令测试是否正确。
实现primes命令
题目要求实现一个primes命令，筛选2到35之间的所有质数。
在user文件夹下新建primes.c文件，其实就是不断用pipe对范围内的数字进行筛选，正常可以用递归的思维不断fork，但是题目中提到xv6资源很少，也不知道是有多少，就用了3个子进程筛选，剩下的用暴力判断的方法筛选：
#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"
int main() {
int p1[2];
pipe(p1);
if (fork()) {
// 父进程
close(p1[0]);
for (int i = 2; i < 36; ++i) {
write(p1[1], &i, sizeof i);
}
close(p1[1]);
} else {
// 子进程
close(p1[1]);
int base;
if (read(p1[0], &base, sizeof base) == 0) exit(1);
printf("prime %d\n", base);
int p2[2];
pipe(p2);
if (fork()) {
// 还是子进程
close(p2[0]);
int n;
while (read(p1[0], &n, sizeof n)) {
if (n % base != 0) write(p2[1], &n, sizeof n);
}
close(p2[1]);
} else {
// 孙进程
close(p2[1]);
if (read(p2[0], &base, sizeof base) == 0) exit(1);
printf("prime %d\n", base);
int p3[2];
pipe(p3);
if (fork()) {
// 还是孙进程
close(p3[0]);
int n;
while (read(p2[0], &n, sizeof n)) {
if (n % base != 0) write(p3[1], &n, sizeof n);
}
close(p3[1]);
} else {
// 曾孙进程
close(p3[1]);
while (read(p3[0], &base, sizeof base)) {
int flag = 0;
for (int i = 2; i * i <= base; ++i) {
if (base % i == 0) {
flag = 1;
break;
}
}
if (flag == 0) printf("prime %d\n", base);
}
}
}
close(p1[0]);
}
wait(0);
return 0;
}
修改Makefile中的以下内容，使得primes出现在命令列表中：
UPROGS=\
$U/_cat\
$U/_echo\
$U/_find\
$U/_forktest\
$U/_grep\
$U/_init\
$U/_kill\
$U/_ln\
$U/_ls\
$U/_mkdir\
$U/_pingpong\
$U/_primes\
$U/_rm\
$U/_sh\
$U/_sleep\
$U/_stressfs\
$U/_usertests\
$U/_grind\
$U/_wc\
$U/_zombie\
使用make GRADEFLAGS=primes grade命令测试是否正确。
实现xargs命令
题目要求实现一个xargs命令，效果相当于Unix中的xargs -n 1。
在user文件夹下新建xargs.c文件：
#include "kernel/types.h"
#include "user/user.h"
int
main(int argc, char *argv[])
{
char *cmd; // 记录xargs后面的命令
char **new_argv; // 记录xargs后面的命令需要的参数
cmd = argv[1]; // xargs后面的第一个参数就是命令
new_argv = malloc(argc * sizeof(char *)); // 申请argc个指针大小的内存
for (int i = 0; i < argc - 1; ++i) new_argv[i] = argv[i + 1]; // 将除了xargs以外的内容都保存下来
char buf[512]; // 用来保存xargs前面的指令输出的内容
char *pos = buf; // 填充buf的下标指针
while (read(0, pos, sizeof(char)) > 0) { // 每次读一个char，直到没有输出，也就是前面命令的输出内容全部读完了
if (*pos == '\n' || *pos == '\0') { // 如果读出来是换行或者结束符，意味着一条参数读完了，将其统一修改为结束符
*pos = '\0';
if (fork() == 0) { // 将最后一个参数补齐，由子进程来完成
new_argv[argc - 1] = buf;
exec(cmd, new_argv);
} else { // 父进程的buf清空，pos归位，准备再读下一条参数
memset(buf, 0, 512);
pos = buf;
}
} else pos++; // 读到换行和结束符以外的内容就正常写入buf
}
wait(0); // 等待子进程全部结束
free(new_argv); // 释放前面malloc的内存
return 0;
}
修改Makefile中的以下内容，使得xargs出现在命令列表中：
UPROGS=\
$U/_cat\
$U/_echo\
$U/_find\
$U/_forktest\
$U/_grep\
$U/_init\
$U/_kill\
$U/_ln\
$U/_ls\
$U/_mkdir\
$U/_pingpong\
$U/_primes\
$U/_rm\
$U/_sh\
$U/_sleep\
$U/_stressfs\
$U/_usertests\
$U/_grind\
$U/_wc\
$U/_xargs\
$U/_zombie\
使用make GRADEFLAGS=xargs grade命令测试是否正确。
测试结果
使用make grade命令对所有内容进行测试，输出测试结果：
== Test sleep, no arguments ==
$ make qemu-gdb
sleep, no arguments: OK (1.9s)
== Test sleep, returns ==
$ make qemu-gdb
sleep, returns: OK (0.8s)
== Test sleep, makes syscall ==
$ make qemu-gdb
sleep, makes syscall: OK (1.0s)
== Test pingpong ==
$ make qemu-gdb
pingpong: OK (1.0s)
== Test primes ==
$ make qemu-gdb
primes: OK (1.1s)
== Test find, in current directory ==
$ make qemu-gdb
find, in current directory: OK (1.0s)
== Test find, recursive ==
$ make qemu-gdb
find, recursive: OK (1.1s)
== Test xargs ==
$ make qemu-gdb
xargs: OK (1.1s)
