前情提要
Shell是计算机操作系统中的一个重要概念,它是用户与操作系统内核之间的接口。Shell接受用户的命令,并将其转换为操作系统能够理解的指令,然后执行这些指令,并将执行结果返回给用户。
Shell可以理解为一个命令解释器,它负责解释和执行用户输入的命令。它不仅仅是一个命令解释器,还提供了一些功能,如命令历史记录、自动补全、脚本编程等,以方便用户进行操作。
一、实现清屏
global cls_screen
cls_screen:pushad;;;;;;;;;;;;;;;; 由于用户程序的cpl为3,显存段的dpl为0,故用于显存段的选择子gs在低于自己特权的环境中为0,; 导致用户程序再次进入中断后,gs为0,故直接在put_str中每次都为gs赋值. mov ax, SELECTOR_VIDEO ; 不能直接把立即数送入gs,须由ax中转mov gs, axmov ebx, 0mov ecx, 80*25
.cls:mov word [gs:ebx], 0x0720 ;0x0720是黑底白字的空格键add ebx, 2loop .cls mov ebx, 0.set_cursor: ;直接把set_cursor搬过来用,省事;;;;;;; 1 先设置高8位 ;;;;;;;;mov dx, 0x03d4 ;索引寄存器mov al, 0x0e ;用于提供光标位置的高8位out dx, almov dx, 0x03d5 ;通过读写数据端口0x3d5来获得或设置光标位置 mov al, bhout dx, al;;;;;;; 2 再设置低8位 ;;;;;;;;;mov dx, 0x03d4mov al, 0x0fout dx, almov dx, 0x03d5 mov al, blout dx, alpopadret
这是一段汇编代码,实际上用C实现也可以,只是效率低了那么一点。这个就很简单了,把显存段覆盖,然后设置光标即可,这两个函数实际上之前就实现了。
二、简单的shell
现在这个简单的shell只是简单打印一下字符
2.1、代码
#define cmd_len 128 // 最大支持键入128个字符的命令行输入
#define MAX_ARG_NR 16 // 加上命令名外,最多支持15个参数// 存储输入的命令
static char cmd_line[cmd_len] = { 0 };// 用来记录当前目录,是当前目录的缓存,每次执行cd命令时会更新此内容
char cwd_cache[64] = { 0 };// 输出提示符
void print_prompt(void) {printf("[lyj@%s]$ ", cwd_cache);
}/*** @description: 从键盘缓冲区中最多读入count个字节到buf。* @param {char*} buf* @param {int32_t} count* @return {*}*/
static void readline(char* buf, int32_t count) {char* pos = buf;while (read(stdin_no, pos, 1) != -1 && (pos - buf) < count) {// 在不出错情况下,直到找到回车符才返回switch (*pos) {// 找到回车或换行符后认为键入的命令结束,直接返回case '\n':case '\r':// 添加cmd_line的终止字符0*pos = 0;putchar('\n');return;// 退格键case '\b':if (buf[0] != '\b') {// 退回到缓冲区cmd_line中上一个字符--pos;putchar('\b');}break;// 非控制键则输出字符default:putchar(*pos);pos++;}}printf("readline: can`t find enter_key in the cmd_line, max num of char is 128\n");
}/*** @description: 简单的shell* @return {*}*/
void my_shell(void) {cwd_cache[0] = '/';while (1) {print_prompt();memset(cmd_line, 0, cmd_len);readline(cmd_line, cmd_len);// 若只键入了一个回车if (cmd_line[0] == 0) {continue;}}
}
2.2、仿真
三、添加 Ctrl+u 和 Ctrl+l 快捷键
在Linux中,“Ctrl+u”的作用是清除输入,也就是在回车前,按下“Ctrl+u”可以清掉本次的输入,相当于连续按下退格键的效果。“Ctrl+l”的作用是清屏,效果等同于Clear命令,但是有一点要注意,“Ctrl+l”并不会清掉本次的输入。
/* ctrl+l 清屏 */case 'l' - 'a':// 1 先将当前的字符'l'-'a'置为0*pos = 0;// 2 再将屏幕清空clear();// 3 打印提示符print_prompt();// 4 将之前键入的内容再次打印printf("%s", buf);break;/* ctrl+u 清掉输入 */case 'u' - 'a':while (buf != pos) {putchar('\b');*(pos--) = 0;}break;
四、解析键入字符
这里解析输入的字符,怎么解析呢,就是将输入的一个字符串按照空格键分隔为多个字符串
/*** @description: 分析字符串cmd_str中以token为分隔符的单词,将各单词的指针存入argv数组* @param {char*} cmd_str* @param {char**} argv* @param {char} token* @return {*}*/
static int32_t cmd_parse(char* cmd_str, char** argv, char token) {int32_t arg_idx = 0;while (arg_idx < MAX_ARG_NR) {argv[arg_idx] = NULL;arg_idx++;}char* next = cmd_str;int32_t argc = 0;/* 外层循环处理整个命令行 */while (*next) {/* 去除命令字或参数之间的空格 */while (*next == token) {next++;}/* 处理最后一个参数后接空格的情况,如"ls dir2 " */if (*next == 0) {break;}argv[argc] = next;/* 内层循环处理命令行中的每个命令字及参数 */while (*next && *next != token) { // 在字符串结束前找单词分隔符next++;}/* 如果未结束(是token字符),使tocken变成0 */if (*next) {// 将token字符替换为字符串结束符0,做为一个单词的结束,并将字符指针next指向下一个字符*next++ = 0;}/* 避免argv数组访问越界,参数过多则返回0 */if (argc > MAX_ARG_NR) {return -1;}argc++;}return argc;
}int32_t argc = -1;
/*** @description: 简单的shell* @return {*}*/
void my_shell(void) {cwd_cache[0] = '/';while (1) {print_prompt();memset(final_path, 0, MAX_PATH_LEN);memset(cmd_line, 0, MAX_PATH_LEN);readline(cmd_line, MAX_PATH_LEN);// 若只键入了一个回车if (cmd_line[0] == 0) {continue;}argc = -1;argc = cmd_parse(cmd_line, argv, ' ');if (argc == -1) {printf("num of arguments exceed %d\n", MAX_ARG_NR);continue;}int32_t arg_idx = 0;while (arg_idx < argc) {printf("%s ", argv[arg_idx]);arg_idx++;}printf("\n");}
}
五、添加ps调用
5.1、代码
/*** @description: 以填充空格的方式输出buf* @param {char*} buf * @param {int32_t} buf_len* @param {void*} ptr* @param {char} format* @return {*}*/
static void pad_print(char* buf, int32_t buf_len, void* ptr, char format) {memset(buf, 0, buf_len);uint8_t out_pad_0idx = 0;switch (format) {case 's':out_pad_0idx = sprintf(buf, "%s", ptr);break;case 'd':out_pad_0idx = sprintf(buf, "%d", *((int32_t*)ptr));break;case 'x':out_pad_0idx = sprintf(buf, "%x", *((uint32_t*)ptr));break;}while (out_pad_0idx < buf_len) {// 以空格填充buf[out_pad_0idx] = ' ';out_pad_0idx++;}sys_write(stdout_no, buf, buf_len - 1);
}/*** @description: 用于在list_traversal函数中的回调函数,用于针对线程队列的处理* @param {list_elem*} pelem* @param {int arg} UNUSED* @return {*}*/
static bool elem2thread_info(struct list_elem* pelem, int arg UNUSED) {struct task_struct* pthread = elem2entry(struct task_struct, all_tag, pelem);char out_pad[16] = { 0 };pad_print(out_pad, 16, &pthread->pid, 'd');if (pthread->parent_pid == -1) {pad_print(out_pad, 16, "NULL", 's');}else {pad_print(out_pad, 16, &pthread->parent_pid, 'd');}switch (pthread->status) {case 0:pad_print(out_pad, 16, "RUNNING", 's');break;case 1:pad_print(out_pad, 16, "READY", 's');break;case 2:pad_print(out_pad, 16, "BLOCKED", 's');break;case 3:pad_print(out_pad, 16, "WAITING", 's');break;case 4:pad_print(out_pad, 16, "HANGING", 's');break;case 5:pad_print(out_pad, 16, "DIED", 's');}pad_print(out_pad, 16, &pthread->elapsed_ticks, 'x');memset(out_pad, 0, 16);memcpy(out_pad, pthread->name, strlen(pthread->name));strcat(out_pad, "\n");sys_write(stdout_no, out_pad, strlen(out_pad));// 此处返回false是为了迎合主调函数list_traversal,只有回调函数返回false时才会继续调用此函数return false;
}/*** @description: 打印任务列表* @return {*}*/
void sys_ps(void) {char* ps_title = "PID PPID STAT TICKS COMMAND\n";sys_write(stdout_no, ps_title, strlen(ps_title));list_traversal(&thread_all_list, elem2thread_info, 0);
}
5.2、仿真
六、路径解析
6.1、代码
这里的路径解析指的是将当前的路径,包含 .
和 ..
的路径,解析成绝对路径
/*** @description: 将路径old_abs_path中的..和.转换为实际路径后存入new_abs_path* @param {char*} old_abs_path 旧的绝对路径* @param {char*} new_abs_path 新的绝对路径* @return {*}*/
static void wash_path(char* old_abs_path, char* new_abs_path) {char name[MAX_FILE_NAME_LEN] = { 0 };char* sub_path = old_abs_path;sub_path = path_parse(sub_path, name);// 若只键入了"/",直接将"/"存入new_abs_path后返回 if (name[0] == 0) {new_abs_path[0] = '/';new_abs_path[1] = 0;return;}// 避免传给new_abs_path的缓冲区不干净new_abs_path[0] = 0;strcat(new_abs_path, "/");while (name[0]) {// 如果是上一级目录“..”if (!strcmp("..", name)) {char* slash_ptr = strrchr(new_abs_path, '/');// 如果未到new_abs_path中的顶层目录,就将最右边的'/'替换为0,这样便去除了new_abs_path中最后一层路径,相当于到了上一级目录if (slash_ptr != new_abs_path) {// 如new_abs_path为“/a/b”,".."之后则变为“/a”*slash_ptr = 0;}else {// 如new_abs_path为"/a",".."之后则变为"/"*(slash_ptr + 1) = 0;}}// 如果路径不是‘.’,就将name拼接到new_abs_pathelse if (strcmp(".", name)) {// 如果new_abs_path不是"/",就拼接一个"/",此处的判断是为了避免路径开头变成这样"//"if (strcmp(new_abs_path, "/")) {strcat(new_abs_path, "/");}strcat(new_abs_path, name);}// 若name为当前目录".",无须处理new_abs_path// 继续遍历下一层路径memset(name, 0, MAX_FILE_NAME_LEN);if (sub_path) {sub_path = path_parse(sub_path, name);}}
}/*** @description: 将path处理成不含..和.的绝对路径,存储在final_path* @param {char*} path* @param {char*} final_path* @return {*}*/
void make_clear_abs_path(char* path, char* final_path) {char abs_path[MAX_PATH_LEN] = { 0 };// 先判断是否输入的是绝对路径if (path[0] != '/') {// 若输入的不是绝对路径,就拼接成绝对路径memset(abs_path, 0, MAX_PATH_LEN);if (getcwd(abs_path, MAX_PATH_LEN) != NULL) {// 若abs_path表示的当前目录不是根目录/if (!((abs_path[0] == '/') && (abs_path[1] == 0))) {strcat(abs_path, "/");}}}strcat(abs_path, path);wash_path(abs_path, final_path);
}
6.2、仿真
七、实现基础命令
命令分为两大类,一种是外部命令,另一种是内部命令。
外部命令是指该命令是个存储在文件系统上的外部程序,执行该命令实际上是从文件系统上加载该程序到内存后运行的过程,也就是说外部命令会以进程的方式执行。大伙儿应该最为熟悉ls命令,它就是典型的外部命令,它通常的存储路径是/bin/ls。
内部命令也称为内建命令,是系统本身提供的功能,它们并不以单独的程序文件存在,只是一些单独的功能函数,系统执行这些命令实际上是在调用这些函数。比如cd、fg、jobs等命令是由bash提供的,因此它们称为BASH_BUILTINS。
我们的内部命令保存在 shell/buildin_cmd.c
路径下
7.1、pwd命令
将当前工作的绝对路径返回到 final_path
中并打印
/*** @description: pwd命令的内建函数* @param {uint32_t} argc* @param {char** argv} UNUSED* @return {*}*/
void buildin_pwd(uint32_t argc, char** argv UNUSED) {if (argc != 1) {printf("pwd: no argument support!\n");return;}else {if (NULL != getcwd(final_path, MAX_PATH_LEN)) {printf("%s\n", final_path);}else {printf("pwd: get current work directory failed.\n");}}
}
7.2、cd命令
/*** @description: cd命令的内建函数* @param {uint32_t} argc* @param {char**} argv* @return {*}*/
char* buildin_cd(uint32_t argc, char** argv) {if (argc > 2) {printf("cd: only support 1 argument!\n");return NULL;}// 若是只键入cd而无参数,直接返回到根目录.if (argc == 1) {final_path[0] = '/';final_path[1] = 0;}// 否则清洗成绝对路径else {make_clear_abs_path(argv[1], final_path);}// 将当前目录修改if (chdir(final_path) == -1) {printf("cd: no such directory %s\n", final_path);return NULL;}return final_path;
}
7.3、ls命令
/*** @description: ls命令的内建函数* @param {uint32_t} argc* @param {char**} argv* @return {*}*/
void buildin_ls(uint32_t argc, char** argv) {char* pathname = NULL;struct stat file_stat;memset(&file_stat, 0, sizeof(struct stat));bool long_info = false;uint32_t arg_path_nr = 0;// 跨过argv[0],argv[0]是字符串“ls”for (uint32_t arg_idx = 1; arg_idx < argc; arg_idx++) {if (argv[arg_idx][0] == '-') {// 如果是参数-lif (!strcmp("-l", argv[arg_idx])) { long_info = true;}// 如果是参数-helse if (!strcmp("-h", argv[arg_idx])) {printf(ls_help);return;}// 其他不支持的参数else {printf("ls: invalid option %s\nTry `ls -h' for more information.\n", argv[arg_idx]);return;}}// ls的路径参数else {if (arg_path_nr == 0) {pathname = argv[arg_idx];arg_path_nr = 1;}else {printf("ls: only support one path\n");return;}}}// 若只输入了ls 或 ls -l,没有输入操作路径,默认以当前路径的绝对路径为参数.if (pathname == NULL) {if (NULL != getcwd(final_path, MAX_PATH_LEN)) {pathname = final_path;}else {printf("ls: getcwd for default path failed\n");return;}}else {make_clear_abs_path(pathname, final_path);pathname = final_path;}// 遍历目录文件if (stat(pathname, &file_stat) == -1) {printf("ls: cannot access %s: No such file or directory\n", pathname);return;}if (file_stat.st_filetype == FT_DIRECTORY) {struct dir* dir = opendir(pathname);struct dir_entry* dir_e = NULL;char sub_pathname[MAX_PATH_LEN] = { 0 };uint32_t pathname_len = strlen(pathname);uint32_t last_char_idx = pathname_len - 1;memcpy(sub_pathname, pathname, pathname_len);if (sub_pathname[last_char_idx] != '/') {sub_pathname[pathname_len] = '/';pathname_len++;}rewinddir(dir);if (long_info) {char ftype;printf("total: %d\n", file_stat.st_size);while ((dir_e = readdir(dir))) {ftype = 'd';if (dir_e->f_type == FT_REGULAR) {ftype = '-';}sub_pathname[pathname_len] = 0;strcat(sub_pathname, dir_e->filename);memset(&file_stat, 0, sizeof(struct stat));if (stat(sub_pathname, &file_stat) == -1) {printf("ls: cannot access %s: No such file or directory\n", dir_e->filename);return;}printf("%c %d %d %s\n", ftype, dir_e->i_no, file_stat.st_size, dir_e->filename);}}else {while ((dir_e = readdir(dir))) {printf("%s ", dir_e->filename);}printf("\n");}closedir(dir);}else {if (long_info) {printf("- %d %d %s\n", file_stat.st_ino, file_stat.st_size, pathname);}else {printf("%s\n", pathname);}}
}
7.4、ps命令
/*** @description: ps命令内建函数* @param {uint32_t} argc* @param {char** argv} UNUSED* @return {*}*/
void buildin_ps(uint32_t argc, char** argv UNUSED) {if (argc != 1) {printf("ps: no argument support!\n");return;}ps();
}
7.5、clear命令
/*** @description: clear命令内建函数* @param {uint32_t} argc* @param {char** argv} UNUSED* @return {*}*/
void buildin_clear(uint32_t argc, char** argv UNUSED) {if (argc != 1) {printf("clear: no argument support!\n");return;}clear();
}
7.6、mkdir命令
/*** @description: mkdir命令内建函数* @param {uint32_t} argc* @param {char**} argv* @return {*}*/
int32_t buildin_mkdir(uint32_t argc, char** argv) {int32_t ret = -1;if (argc != 2) {printf("mkdir: only support 1 argument!\n");}else {make_clear_abs_path(argv[1], final_path);// 若创建的不是根目录if (strcmp("/", final_path)) {if (mkdir(final_path) == 0) {ret = 0;}else {printf("mkdir: create directory %s failed.\n", argv[1]);}}}return ret;
}
7.7、rmdir命令
/*** @description: rmdir命令内建函数* @param {uint32_t} argc* @param {char**} argv* @return {*}*/
int32_t buildin_rmdir(uint32_t argc, char** argv) {int32_t ret = -1;if (argc != 2) {printf("rmdir: only support 1 argument!\n");}else {make_clear_abs_path(argv[1], final_path);// 若删除的不是根目录if (strcmp("/", final_path)) {if (rmdir(final_path) == 0) {ret = 0;}else {printf("rmdir: remove %s failed.\n", argv[1]);}}}return ret;
}
7.8、rm命令
/*** @description: rm命令内建函数* @param {uint32_t} argc* @param {char**} argv* @return {*}*/
int32_t buildin_rm(uint32_t argc, char** argv) {int32_t ret = -1;if (argc != 2) {printf("rm: only support 1 argument!\n");}else {make_clear_abs_path(argv[1], final_path);// 若删除的不是根目录if (strcmp("/", final_path)) {if (unlink(final_path) == 0) {ret = 0;}else {printf("rm: delete %s failed.\n", argv[1]);}}}return ret;
}
7.9、touch命令
void buildin_touch(uint32_t argc, char** argv) {if (argc != 2) {printf("rm: only support 1 argument!\n");}else {make_clear_abs_path(argv[1], final_path);int fd = open(final_path, O_CREAT);if (fd != -1) {close(fd);}}
}
7.10、写入shell
void my_shell(void) {cwd_cache[0] = '/';clear();while (1) {print_prompt();memset(final_path, 0, MAX_PATH_LEN);memset(cmd_line, 0, MAX_PATH_LEN);readline(cmd_line, MAX_PATH_LEN);if (cmd_line[0] == 0) { // 若只键入了一个回车continue;}argc = -1;argc = cmd_parse(cmd_line, argv, ' ');if (argc == -1) {printf("num of arguments exceed %d\n", MAX_ARG_NR);continue;}if (!strcmp("ls", argv[0])) {buildin_ls(argc, argv);}else if (!strcmp("cd", argv[0])) {if (buildin_cd(argc, argv) != NULL) {memset(cwd_cache, 0, MAX_PATH_LEN);strcpy(cwd_cache, final_path);}}else if (!strcmp("pwd", argv[0])) {buildin_pwd(argc, argv);}else if (!strcmp("ps", argv[0])) {buildin_ps(argc, argv);}else if (!strcmp("clear", argv[0])) {buildin_clear(argc, argv);}else if (!strcmp("mkdir", argv[0])) {buildin_mkdir(argc, argv);}else if (!strcmp("rmdir", argv[0])) {buildin_rmdir(argc, argv);}else if (!strcmp("rm", argv[0])) {buildin_rm(argc, argv);}else {printf("external command\n");}}
}
7.11、仿真
结束语
本节实现了一个简单的shell,其实不难发现,就是我们之前写的那些调用
老规矩,本节的代码地址:https://github.com/lyajpunov/os