Lab1 xv6 和 Unix 工具

Sleep

• easy

• 实现 Unix 程序 sleep for xv6: 暂停指定的 ticks（ticks 的定义由xv6内核提供） 解决方案应该在 user/sleep.c

• 提示：
  • https://pdos.csail.mit.edu/6.S081/2020/xv6/book-riscv-rev1.pdf 的 Chapter 1
  • 参考 user 目录下的其他命令
  • 如果用户忘记传参数，应该返回错误信息
  • 命令行参数应该以 string 类型传递，可以在代码层使用 user/lib.c 下的 atoi 函数将字符串转换成一个 integer
  • 使用系统调用 sleep
  • 查看 kernel/sysproc.c 中实现的 sleep 系统调用，user/user.h 中定义了 sleep 用户调用的函数名，user/usys.S 中的汇编代码实现了 sleep 调用从用户态跳转到内核态
  • 确保 main 调用 exit() 结束代码
  • 加入实现的 sleep 程序到 Makefile 的 UPROGS 中。这样在重新 make qemu 时就能运行 sleep
  • 学习 C 语言开发

实验过程

• 运行：

•   make qemu
   
    sleep 10

• 进行评分

•   ./grade-lab-util sleep

实验笔记

xv6 book 阅读笔记

• {{embed ((68c3424b-2a2a-4e9f-b4ea-ab13675a5098))}}
• 核心代码：

  #include "kernel/types.h"
  #include "kernel/stat.h"
  #include "user/user.h"
   
  int main(int argc, char **argv) {
      if (argc < 2) {
          printf("usage: sleep <ticks>\n");
          exit(1);
      }
      sleep(atoi(argv[1]));
      exit(0);
  }

pingpong

• easy

  • 编写一个程序，程序使用 UNIX 的系统调用将一个字节“打乒乓球”似的在两个管道进程中传递。父进程发送一个字节到子进程，子进程应该打印<pid>:received ping，<pid> 是这个进程的PID，并且子进程写回这个字节给父进程，然后退出。父进程读取到这个子进程发送回的字节，打印 <pid>: received pong，然后退出。解决方案应该在 user/pingpong.c

• 提示：
  • 使用 pipe 创建一个管道
  • 使用 fork创建一个子进程
  • 使用 read 从管道中读取，使用 write 写入管道
  • 添加到 UPROGS 到 Makefile
  • 用户程序的库是有限的
• 核心代码：

  #include "kernel/types.h"
  #include "kernel/stat.h"
  #include "user/user.h"
   
  int main(int argc, char **argv) {
      int pipe_p2c[2], pipe_c2p[2];
   
      // 创建管道，在数组中写入管道读端和写端的文件描述符，[0]是读取端，[1]是写入端
      pipe(pipe_p2c);
      pipe(pipe_c2p);
   
      char ball = '.';
   
      if (fork() != 0) {
          write(pipe_p2c[1], &ball, 1);
          close(pipe_p2c[1]);
   
          char buf;
          read(pipe_c2p[0], &buf, 1);
          printf("%d: received pong\n", getpid());
          wait(0);
      } else {
          char buf;
          read(pipe_p2c[0], &buf, 1);
          printf("%d: received ping\n", getpid());
   
          write(pipe_c2p[1], &buf, 1);
          close(pipe_c2p[1]);
      }
   
      close(pipe_c2p[0]);
      close(pipe_p2c[0]);
   
      exit(0);
  }

Primes

• hard

• 编写一个并发版本的质数筛。 {:height 175, :width 698}

• 核心代码：

  #include "kernel/types.h"
  #include "kernel/stat.h"
  #include "user/user.h"
   
  #define END_MARKER -1
  #define MAX_NUMBER 35
   
  void sieve_process(int read_fd) {
      int prime;
      int bytes_read = read(read_fd, &prime, sizeof(prime));
   
      if (bytes_read == 0 || prime == END_MARKER) {
          close(read_fd);
          exit(0);
      }
   
      printf("prime %d\n", prime);
   
      int next_pipe[2];
      pipe(next_pipe);
   
      if (fork() == 0) {
          close(read_fd);
          close(next_pipe[1]);
          sieve_process(next_pipe[0]);
      } else {
          close(next_pipe[0]);
   
          int number;
          while (read(read_fd, &number, sizeof(number)) > 0) {
              if (number == END_MARKER) {
                  write(next_pipe[1], &number, sizeof(number));
                  break;
              }
              if (number % prime != 0) {
                  write(next_pipe[1], &number, sizeof(number));
              }
          }
   
          close(read_fd);
          close(next_pipe[1]);
          wait(0);
          exit(0);
      }
  }
   
  int main(int argc, char **argv) {
      int numbers_pipe[2];
      pipe(numbers_pipe);
   
      if (fork() == 0) {
          close(numbers_pipe[1]);
          sieve_process(numbers_pipe[0]);
      } else {
          close(numbers_pipe[0]);
   
          for (int i = 2; i <= MAX_NUMBER; i++) {
              write(numbers_pipe[1], &i, sizeof(i));
          }
   
          int end_marker = END_MARKER;
          write(numbers_pipe[1], &end_marker, sizeof(end_marker));
          close(numbers_pipe[1]);
   
          wait(0);
      }
   
      exit(0);
  }