操作系统——OrangeS

实验环境:

VMware + Ubuntu32位

实验步骤：

自学第10章内容，理清相关代码结构，以及OrangeS所支持的功能

• 要求

– 利用当前OrangeS所提供的系统调用和API，自行编写一个应用程序，并编译生成存储在文件系统
– 在Shell中调用该程序，可启动并执行进程
– 进程结束后返回Shell
– 提示
• 可先尝试把chapter10/e代码跑通，倒退理解文件目录与代码结构
• 在linux里编写并编译生成，放到OrangeS的文件系统中

1.首先我们先理清楚大致的代码结构

Boot/：从软盘启动操作系统；
Command/：定义的应用程序，也就是在shell中可以工作的应用程序；
Fs/：文件系统；
Include/：头文件；
Kernel/：内核部分；
Lib/：定义的一些可以被调用的函数，其中包括

Fork.c，vsprintf.c都是很重要的；
Mm/：进程处理模块；
其余模块就不详细说明了，包括了一些镜像与bochs的设置文件等。

2.首先跑通原始代码

1）Hztian_final/Command/makefile

2）Hztian_final/makefile

…

进入bochs：

此时按ctrl + f2会切换到shell中1：
Echo hiztnb，将打印echo之后的字符串：

按ctrl + f3进入shell2中：
Pwd，将打印当前运行程序与路径。由于文件系统比较简单，所以只会打印一个pwd：

到这里为止，书上第十章给出的代码我们已经成功实现，代码中实现的两个指令pwd和echo都是可以运行的。

3.shell实现分析

由于我们要对他的shell进行修改并扩展，所以我们需要先了解他的shell是如何运行的。
1）Fork
Fork的概念在上学期的操作系统课程中就有接触，我记得还让我们编写了父子进程调用的代码，就是使用的fork函数。但在这里我们的任务则是实现一个fork函数，这就涉及到进程的切换了。在之前的章节中，我们的进程都是我们手动加的，每次要加进程的时候都需要直接来修改底层代码，这有点不符合常理…而shell就是一个很好的创建进程的功能。

Shell的功能：根据用户输入，开启一个子进程来处理用户输入，并等待子进程返回结果。当子进程返回时，回到shell当中继续等待用户输入。

从功能上看，这与我们的父子进程是基本相同的。在了解了这些之后，我们来看fork的实现过程。

还是挺简短的，这个函数只是将msg的type值设置成了FORK（宏定义的值），然后将msg和其他一些参数传递给了send_recv函数，这个函数将会创建子进程，并将创建的结果存放在msg.PID中，以作为fork函数的返回值。
Fork函数虽然就这么简短，但是要做的准备工作还是挺多的。子进程得到的是除了代码段是与父进程共享的意外，其他所有的都是得到父进程的一个副本，子进程的所有资源都继承父进程，得到父进程资源的副本，既然为副本，也就是说，二者并不共享地址空间。，两个是单独的进程，继承了以后二者就没有什么关联了，子进程单独运行。由此可见，代码段、堆栈段都是需要进行处理之后，才能顺利的使用fork函数。在我们的代码中使用的是do_fork函数来实现的。

复制进程表；

共享代码段；

…

复制堆栈段与数据段；

如果出现文件的处理，父子进程的文件也应是共用的；

产生子进程！

2）shabby_shell
这个名字刚看到的时候确实有点意思，叫这个名字，他的原理看起来也不是很复杂。

如果输入正确，则产生子进程，并将用户输入的字符串传递给子进程让他进行处理，父进程等待；
如果输入不正确，直接回显用户输入的指令，结束。
我们的代码对这个函数的调用如下：

这是在init函数中的，也就是说在准备好父子进程调度之后，init创建两个子进程，分别为shell1，shell2。

4.shell功能拓展

在了解了shell的产生和工作过程之后，我们先来看看makefile中是怎么将进行编译链接的。

我们运行的程序最初来源于command文件夹中编译后的文件。Command中的Makefile将该文件夹中的程序编译后打包为tar文件，再将打包后的tar文件整个装入磁盘。所以毋庸置疑，我们只需要在command/中来写自己的程序，并修改makefile就应该可以了。

然后我们来修改makefile：

修改部分由框图所示，我们来make一下。

重新make image后，启动bochs：

当只输入hizt指令时，它会提示你hizt指令之后应跟上其他内容；

当hizt指令后跟上一个open指令，之后再加上一个文件名，将会输出正在打开文件的提示。由于我没有修改文件系统，所以此时仅仅是一个提示，还没有打开文件的功能。