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模拟shell命令解释器操作系统课程设计报告.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.22M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    一、设计目的
    二、设计内容
    1、概述
    在shell命令里，我们将ysh中的命令分成4种：普通命令，重定向命令，管道命令和内部命令。这4种命
    2、设计原理
    三、详细设计及编码
    四、运行结果分析
    五、设计小结
    六、参考文献
    七、源代码
    目录 一、设计目的.....................................................................................1 二、设计内容.....................................................................................2 1、概述......................................................................................... 2 2、设计原理................................................................................. 2 三、详细设计及编码.........................................................................5 四、运行结果分析.............................................................................9 五、设计小结...................................................................................11 六、参考文献...................................................................................12 七、源代码.......................................................................................13
    一、设计目的 在 Linux/Unix 上 用 C 语 言 开 发 一 个 下 命 令 解 释 程 序 ， 软 件 能 在 Linux/Unix 平台下运行，该程序应提供一个命令提示符：如 ysh>，表示接收 用户的输入，每次执行完成后再打印下一个命令提示符 ysh>。要求能够完成 如下功能:能够执行外部程序命令;能够执行调度作业等内部命令;支持管道和 输入输出重定向;支持前后台作业,提供作业控制功能,包括打印作业清单,改 变作业的状态,以及控制作业的运行情况。 1
    二、设计内容 1、概述 本次课程设计主要是熟悉操作系统的命令接口及程序接口的基础上，利用 C/C++语言设计简单的命令接口,命令接口基于 Linux 的命令行接口,通过命 令解释程序接受命令及其参数，调用相应的命令接口，完成类似与 shell 命 令提示符功能的系统功能，本次课程设计只是编写部分的命令接口函数，只 是模拟 shell 系统功能调用的整个过程。 初始化环境 打印提示符，获取用户输入的命令 解析命令 寻找命令文件 执行命令 程序结束 图 1 程序设计流程图 在 shell 命令里，我们将 ysh 中的命令分成 4 种：普通命令，重定向命令， 管道命令和内部命令。这 4 种命令的分析和执行各部相同，每一种命令的分析执 行过程包括：初始化环境，打印提示符，获取用户输入的命令，解析命令，寻找 命令文件和执行命令几个步骤。 2、设计原理 2
    作业控制的命令主要包括：jobs、bg 和 fg 等。 1. jobs 命令 每个后台运行的作业或被挂起的作业，在链接表中都有一个节点与其对应。 所以，在用户输入命令后的运行一个在后台执行的作业时，作业控制要做的是： 在链表尾部增加一个节点，将该作业的信息保存在新加的节点中。而在一个前台 的作业被挂起时，作业控制要做的工作是：检索链表，如果链表已有改作业对应 的节点，将该作业的信息保存在新加的节点中，当用户输入 jobs 命令时，要做 的工作是：遍历链表，将链表中的每个作业信息（作业号，运行状态和命令名） 显示出来，了解了链表的操作，jobs 这部分的程序就不难完成了。 2. bg 和 fg 命令 bg 命令可以将已被挂起的作业放到后台运行。而 fg 命令则可以将被起的或 在后台运行的作业放到前台来运行。 我们在程序开始时设置了信号处理函数： Signal(SIGTSTP,ctrl_z); SIGTSTP 是交互停止信号。当用户在终端按上下组合键 Ctrl+Z 时，终端 驱动程序会像 shell 发送此信号。而信号处理函数 signal 可以捕捉到这个 SIGTSTP 信号，可以看到函数 signal 的设置：当收到 SIGTSTP 信号时，执行函 数 ctrl+z。在我们的程序中，ctrl_z 函数所做的动作是增加作业节点，并将其 状态设置为 stopped，并用系统调用函数 kill 向前台运行的命令发送一个 SIGSTOP 信号。SIGSTOP 信号的作用是停止一个进程。前台运行的作业在收到这 个 SIGSTOP 信号后将被挂起。前台的运行的作业被挂起后，shell 就会打印出提 示符 ysh>,等待用户输入下一条命令。这时我们就可以使用 bg 和 fg 命令惊醒前 后台切换了。 如果我们希望使一项被挂起的作业在后台执行，用“bg%作业好”这条命令 就能实现。用户输入 bg 命令后，程序首先根据命令，获取用户输入的作业号。 得到作业号后，执行函数 bg_cmd。函数 bg_cmd 要做的工作是：根据作业号，在 jobs 链表中查找到相应节点，在节点信息中得到该作业对应的进程号 pid。再用 系统调用函数 kill 向进程号为 pid 的进程在接收到这个信号。SIGCONT 信号的 作用是使进程继续运行。进程号为 pid 的进程在接收到着这个信号后，就会重新 3
    开始运行了。由于我们没有使用函数 waitpid 让父进程等待该进程的完成，所以 刚才重新开始运行的进程是在后台运行的。 当我们要把一项作业放到前台来运行，用“fg%作业号”就能实现。用户输 入 fg 命令后，程序首先根据命令获取用户输入的作业号。得到作业号后，执行 函数 fg_cmd。函数 fg_cmd 中要做的工作是根据作业号，在 jobs 链表中查找到 相应节点，在节点信息中得到该作业对应的进程号 pid。再用系统调用函数 kill 向进程号为 pid 的进程发送一个 SIGCONT 信号。进程号为 pid 的进程在接收到这 个信号后，就会重新开始运行了。与命令不同的是，要在前台运行该作业。所以， 在函数 fg_cmd 中不要用系统调用函数 waitpid，让父进程等待刚才重新开始运 行的进程，这样才能达到在前台运行作业的目的[1]。 4
    三、详细设计及编码 由于我们把作业以链表的形式保存起来，所以在处理 jobs 命令时，实际上 就是对链表的操作。 首先定义链表的节点： typedef struct NODE{ pid_t pid; char cmd[100]; char state[100]; struct NODE link; }NODE; NODE *head,*end; head 指针指向链表表头，end 指针指向链表表尾。 在用户输入命令后的运行一个在后台执行的作业时，作业控制要做的是： 在链表尾部增加一个节点，将该作业的信息保存在新加的节点中。而在一个前台 的作业被挂起时，作业控制要做的工作是：检索链表，如果链表已有改作业对应 的节点，将该作业的信息保存在新加的节点中，当用户输入 jobs 命令时，要做 的工作是：遍历链表，将链表中的每个作业信息（作业号，运行状态和命令名） 显示出来,流程图如下： 5
    用户输入 运行作业 运 行 一 个 后 台 执 一 个 前 台 作 业 被 行的作业 挂起 在 链 表 尾 部 增 加 一个节点，并将该作 业 的 信 息 保 存 在 新 加的节点中 检索链表，链表中存在 该作业对应的节点 Y 将 该 作 业 的 状 态 改成 stopped N 在 链 表 尾 部 增 加 一个节点，并将该作 业 的 信 息 保 存 在 新 加的节点中 执行 jobs 命令 显示作业的信息，作业号、状态、命令名 结束 图 3 jobs 命令执行时的流程图 用户输入 bg 命令后，程序首先根据命令，获取用户输入的作业号。得到作业 号后，执行函数 bg_cmd。函数 bg_cmd 要做的工作是：根据作业号，在 jobs 链 表中查找到相应节点，在节点信息中得到该作业对应的进程号 pid。再用系统调 用函数 kill 向进程号为 pid 的进程在接收到这个信号。SIGCONT 信号的作用是 6
    使进程继续运行。进程号为 pid 的进程在接收到着这个信号后，就会重新开始运 行了。由于我们没有使用函数 waitpid 让父进程等待该进程的完成，所以刚才重 新开始运行的进程是在后台运行的，具体的流程图如下图所示： N 获取命令 和作业号 根据作业号遍历链表 是否存在节点 Y 向对应工作发送 SIGCONT 信 号，使其在后台运行 修改对应的节点 图 4 bg 命令执行时的流程图 用户输入 fg 命令后，程序首先根据命令获取用户输入的作业号。得到作业 号后，执行函数 fg_cmd。函数 fg_cmd 中要做的工作是根据作业号，在 jobs 链 表中查找到相应节点，在节点信息中得到该作业对应的进程号 pid。再用系统调 用函数 kill 向进程号为 pid 的进程发送一个 SIGCONT 信号。进程号为 pid 的进 程在接收到这个信号后，就会重新开始运行了。与命令不同的是，要在前台运行 该作业。所以，在函数 fg_cmd 中不要用系统调用函数 waitpid，让父进程等待 刚才重新开始运行的进程，这样才能达到在前台运行作业的目的，具体的流程图 如下图所示： 7
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