BUAA-OS-lab6
lab6 实验报告
思考题
Thinking 6.1
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switch (fork()) {
case -1:
break;
case 0: /* 子进程 - 作为管道的写者 */
close(fildes[0]); /* 关闭不用的读端 */
write(fildes[1], "Hello world\n", 12); /* 向管道中写数据 */
close(fildes[1]); /* 写入结束，关闭写端 */
exit(EXIT_SUCCESS);
default: /* 父进程 - 作为管道的写者 */
close(fildes[1]); /* 关闭不用的写端 */
read(fildes[0], buf, 100); /* 从管道中读数据 */
printf("father-process read:%s",buf); /* 打印读到的数据 */
close(fildes[0]); /* 读取结束，关闭读端 */
exit(EXIT_SUCCESS);
}
Thinking 6.2
此前的 dup 函数先映射文件描述符，再映射文件内容，如果在映射完文件描述符后，进程被中断，那么另一程序会错误的认为文件映射已经完成，产生错误。
Thinking 6.3
.macro CLI
mfc0 t0, CP0_STATUS
li t1, (STATUS_CU0 | 0x1)
or t0, t1
xor t0, 0x1
mtc0 t0, CP0_STATUS
.endm
根据这一段代码可以看出，操作系统在系统调用后会屏蔽中断，因此系统调用期间不会被中断，是原子操作。
Thinking 6.4
- 可以解决。先关闭缓冲区，缓冲区的引用次数被修改，此时即使发生中断，pipe 也会阻止读写操作。
- 可以解决。先建立缓冲区，此时 pipe 已经可以进行正常的读写过程了。
Thinking 6.5
user/lib/files.c文件中的open在最顶层被用户调用，这个函数又调用fsips，向文件系统进程发送请求，并等待返回接受的消息，文件系统进程的serve函数调用file_open完成文件的打开操作，并返回返回值。ELF文件中的段信息是通过
Elf32_Phdr结构体数组来描述的，其中包含了各个段的类型、在文件中的偏移、在内存中的虚拟地址、大小等信息。对于 bss 段，虽然它在文件中不占据实际存储空间，但它在内存中有一个预期的大小，用于存放未初始化的全局变量和静态变量，这些变量默认值为0。当加载器遍历ELF文件的各个段并调用
elf_load_seg()处理每个段时，关键在于如何处理sgsize（即段在内存中的总大小，对应p_memsz）与bin_size（段在文件中的大小，对应p_filesz）之间的差异：如果段有实际的数据内容（.text 或 .data），elf_load_seg()会通过调用load_icode_mapper()将这些内容从文件复制到对应的虚拟内存位置；对于 bss 段，不断分配页面直到达到sgsize指定的大小，所以新分配的页面不会从文件中复制任何数据，保持其内容为全0，自然就被初始化为全 0.
Thinking 6.6
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// stdin should be 0, because no file descriptors are open yet
if ((r = opencons()) != 0) {
user_panic("opencons: %d", r);
}
// stdout
if ((r = dup(0, 1)) < 0) {
user_panic("dup: %d", r);
}
user/init.c 中的如上代码片段可以看出。
Thinking 6.7
外部命令，MOS 每次执行命令时都会通过 fork 创建一个子进程。
Linux 中的 cd 命令设计为内部命令，原因主要是：cd命令用于改变当前工作目录，这是一个与 shell 会话状态紧密相关的操作。作为内部命令，它可以确保改变立即生效并影响后续命令的执行环境。
Thinking 6.8
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$ ls.b | cat.b > motd
[00002803] pipecreate
[00003805] destroying 00003805
[00003805] free env 00003805
i am killed ...
[00004006] destroying 00004006
[00004006] free env 00004006
i am killed ...
[00003004] destroying 00003004
[00003004] free env 00003004
i am killed ...
[00002803] destroying 00002803
[00002803] free env 00002803
i am killed ...
2 次 spawn：一次 spawn 启动 ls.b，另一次启动 cat.b；
4次进程销毁。
实验难点分析
Lab6 的实验重点主要在于 Shell 的实现机制和管道通信。实验中，需要理解 Shell 程序的启动过程，此外，还需深入了解Shell的原理，包括如何读取用户命令输入、创建对应进程和处理进程间通信。总的来说，lab6 的综合性比较强，我们在完成整个 MOS 的过程是自底而上的，先完成底层的基本操作，再引入系统调用，逐渐步入用户态，然后是用户态的文件系统的实现，此时已经完全把 MOS 的搭建过程推进到了用户态上，而最后的 lab6 则是用户态的最顶层，需要综合使用此前搭建的所有模块内容。
实验体会
lab6 的实验内容相对来说比较友好，也没有上机测试。正如前文所说，lab6 是整个 MOS 的最顶层，综合之前的各种内容完成了 lab6 后， OS 课程也走向了终点。以这么一个综合性很强的 lab 为结尾，还是非常好的，真正让我们一个学期完成的内容走向了应用。一个学期的 OS 实验学习收获颇丰，非常感谢课程组的用心！