Программирование в операционных системах

%1=A %2=B

Однократное применения команды SHIFT дает следующее соответствие:

%1=B %2=C

Двукратное применение вызывает дальнейший сдвиг:

%1=C %2=D

Пример:

:begin

type %1

shift

echo Enter ctrl+break for exit

2.1 Программирование на SHELL. Использование командных файлов

Цель лабораторной работы: изучение основных возможностей языка программирования Shell с целью автоматизации процесса администрирования системы за счет написания и использования командных файлов.

Основные понятия. Командный язык Shell - язык программирования высокого уровня. На этом языке пользователь осуществляет управление компьютером. После входа в систему Вы начинаете взаимодействовать с командной оболочкой. Shell не является единственным командным языком (хотя именно он стандартизирован в рамках POSIX - стандарта мобильных систем).

Процедура языка shell. Shell - одна из многих команд Unix. Процедура языка Shell - это командный файл. Для выполнения команд необходимо текстовый файл сделать исполнимым (с помощью команды chmod).

Структура команд. Команды в Shell имеют следующий формат:

<имя команды><флаги><аргументы>

В таблице 2.1 представлены некоторые средства группировки команд, которые могут быть использованы при создании командных файлов на shell.

Таблица 2.1 - Средства группировки команд

Например:

k1&&k2; k3

k2 будет выполнена при успешном выполнении k1; k3 будет выполнена после любого из исходов обработки k2

k1&&{k2;k3} - k2, k3 будут выполнены при успешном выполнении k1

{k1;k2}& - в фоновой режиме будет выполняться последовательность команд k1, k2

Перенаправление данных. Символы > >> обозначают перенаправление ввода/вывода

for file in *people

do

sort $file

done

Условный оператор IF

Синтаксис:

if <если эта команда выполняется успешно, то>

then <выполнить все последующие команды до else или, если его нет, до fi>

[else <иначе выполнить следующие команды до fi>]

fi

Пример

if test $# -eg 0

then echo «You must give a filename»

exit 1

else sort +1 $1| …| lpr

fi

// Если значение переменной # равно нулю, выводится сообщение «You must give a filename», выполнение программы прекращается. Иначе выполняется команда сортировки данных.

Команда TEST. Эта команда применяется внутри shell-процедур.

op filename

операция op принимает следующие значения:

Для строк синтаксис такой:

S op R операция op принимает следующие значения:\

Несколько проверок могут быть объединены логическими операциями -a (and) и -o (or).

Пример 1

if test -w $2 -a -r $1

then cat $1>> $2

else echo «can not append»

fi

Пример 2

echo «Vvedite a»

read a

echo «Vvedite b»

read b

if test $a -lt $b

then

echo «Hello»

else

echo «…»

fi

Оператор цикла WHILE

Синтаксис:

while <команда>

do <команда>

done

Пример 1

n = 0

while test $n -lt 5

do

cat myfile1|lpr

n=`expr$n+1`

done

Пример 2

while test $# -gt 0

do

if test -s $1

then echo «no file $1»> $2

else sort +1 $1 …

fi

do

Оператор цикла UNTIL

Этот оператор инвертирует условие повторения по сравнению с оператором

while

until <команда>

do <команды>

done

Пока «команда» не выполнится успешно, выполнять «команды», завершаемые ключевым словом done

Пример

if test $# -eg 0

then echo «Usage …»>$2

exit

fi

until test $# -eg 0

do

if test -s $1

then echo «no file $1»>$2

else sort …

fi

shift

done

Оператор выбора CASE

Синтаксис:

case <string> in

string1) <если string = string1, то выполнить все следующие команды до ;;> ;;

string2) <если string = string2, то выполнить все следующие команды до ;;> ;; string3) и т.д.

esac.

Пример 1

together = no

case $1 in

-t) together = yes

shift;;

-?) echo «$0: no option $1»

exit;;

esac

if test $ together = yes

then sort …

fi

Пример 2

while true

do

echo»Check menu your computer»

1) Disk space

2) Mounted file systems

3) System name

4) Who is logged in

5) Exit

«

echo «What do you want?»

read number

case $number in

1) df

;;

2) mount -t msdos dev/fd0 /mnt/floppy

;;

3) uname

;;

4) who

;;

5)break

;;

*) echo «you must enter a number (1 throught 5)»

continue

;;

esac

done

exit 0

На экране появляется меню. При выборе определенного пункта меню выполняется соответствующая команда.

Отладка процедур языка shell

1. Имеются три средства, позволяющие вести отладку процедур.

2. Размещение в теле процедуры команды echo для выдачи сообщений, являющихся трасой выполнения процедуры.

3. Опция -v (verbose - многословный) в команде Shell приводит к печати команды на экран перед ее выполнением.

4. Опция -x (execute) в команде Shell приводит к печати команды на экране по мере ее выполнения с заменой всех переменных их значениями.

Практическое задание к выполнению лабораторной работы на тему «Программирование на SHELL в ОС семейства UNIX»

1. Используя команды ECHO, PRINTF вывести информационные сообщения на экран.

2. Присвоить переменной А целочисленное значение. Просмотреть значение переменной А.

3. Присвоить переменной В значение переменной А. Просмотреть значение переменной В.

4. Присвоить переменной С значение «путь до своего каталога». Перейти в этот каталог с использованием переменной.

5. Присвоить переменной D значение «имя команды», а именно, команды DATE. Выполнить эту команду, используя значение переменной.

6. Присвоить переменной E значение «имя команды», а именно, команды просмотра содержимого файла, просмотреть содержимое переменной. Выполнить эту команду, используя значение переменной.

7. Присвоить переменной F значение «имя команды», а именно сортировки содержимого текстового файла. Выполнить эту команду, используя значение переменной.

Написать скрипты, при запуске которых выполняются следующие действия:

8. Программа запрашивает значение переменной, а затем выводит значение этой переменной.

9. Программа запрашивает имя пользователя, затем здоровается с ним, используя значение введенной переменной.

10. Программа запрашивает значения двух переменных, вычисляет сумму (разность, произведение, деление) этих переменных. Результат выводится на экран (использовать команды a) EXPR; б) ВС).,

11. Вычислить объем цилиндра. Исходные данные запрашиваются программой. Результат выводится на экран.

12. Используя позиционные параметры, отобразить имя программы, количество аргументов командной строки, значение каждого аргумента командной строки.

13. Используя позиционный параметр, отобразить содержимое текстового файла, указанного в качестве аргумента командной строки. После паузы экран очищается.

14. Используя оператор FOR, отобразить содержимое текстовых файлов текущего каталога поэкранно.

15. Программой запрашивается ввод числа, значение которого затем сравнивается с допустимым значением. В результате этого сравнения на экран выдаются соответствующие сообщения.

16. Программой запрашивается год, определяется, високосный ли он. Результат выдается на экран.

17. Вводятся целочисленные значения двух переменных. Вводится диапазон данных. Пока значения переменных находятся в указанном диапазоне, их значения инкрементируются.

18. В качестве аргумента командной строки указывается пароль. Если пароль введен верно, постранично отображается в длинном формате с указанием скрытых файлов содержимое каталога /etc.

19. Проверить, существует ли файл. Если да, выводится на экран его содержимое, если нет - выдается соответствующее сообщение.

20. Если файл есть каталог и этот каталог можно читать, просматривается содержимое этого каталога. Если каталог отсутствует, он создается. Если файл не есть каталог, просматривается содержимое файла.

21. Анализируются атрибуты файла. Если первый файл существует и используется для чтения, а второй файл существует и используется для записи, то содержимое первого файла перенаправляется во второй файл. В случае несовпадений указанных атрибутов или отсутствия файлов на экран выдаются соответствующие сообщения (использовать а) имена файлов; б) позиционные параметры).

22. Если файл запуска программы найден, программа запускается (по выбору).

23. В качестве позиционного параметра задается файл, анализируется его размер. Если размер файла больше нуля, содержимое файла сортируется по первому столбцу по возрастанию, отсортированная информация помещается в другой файл, содержимое которого затем отображается на экране.

24. Командой TAR осуществляется сборка всех текстовых файлов текущего каталога в один архивный файл my.tar, после паузы просматривается содержимое файла my.tar, затем командой GZIP архивный файл my.tar сжимается.

25. Написать скрипт с использованием функции, например, функции, суммирующей значения двух переменных.

Все скрипты выполнить, содержимое письменно отобразить в отчете по лабораторной работе.

2.2 Программирование в ОС с использованием AWK»

prog - программа, вида: <образец> <действие>

file - файл с AWK-программой

files - файлы, предназначенные для AWK-обработки.

-Fc - устанавливает разделитель полей.

Общая структура AWK-программы

Язык программирования AWK допускает использование: полей; переменных (стандартных, массивов); арифметических выражений.

Язык программирования AWK допускает использование образцов следующего вида: регулярное выражение; выражение отношения; комбинация образцов; слова BEGIN и END.

Действие в AWK определяет: последовательность предложений, разделенных ``;'' или ``\n'' (новая строка).

Предложение определяет: вывод (печать); присваивание; встроенная функция; управляющая структура.

Поля. Каждая сканируемая строка input рассматривается как состоящая из полей, разделенных разделительными символами (по умолчанию - пробел).

Примеры использования:

awk `{print $0}' file1 - Сканируется содержимое файла file1. Печатаются все поля каждой записи.

awk `{print $1 «,» $2}' file1 - Сканируется содержимое файла file1. Печатаются первое, второе поле каждой записи.

awk `$1==1970 {print $0}' file1 - Сканируется содержимое файла file1. Печатаются все поля строк, удовлетворяющих заданному условию (год рождения есть 1970).

Практическое задание к выполнению лабораторной работы на тему

«ОС семейства UNIX. Сканирование текстов. Язык программирования AWK»

Создать в домашнем каталоге файл с информацией о сотрудниках. Данные расположить в табличном виде в следующей последовательности: фамилия, имя, название структурного подразделения (СП), оклад, год рождения. В качестве разделителя полей использовать табуляцию.

Используя команду awk:

1. Отобразить на экране всю информацию о сотрудниках из указанного файла в той последовательности, в какой она представлена в файле.

2. Отобразить на экране всю информацию о сотрудниках из указанного файла в обратной последовательности по сравнению с той, в какой она представлена в файле.

3. Отобразить только фамилии, имена сотрудников с нумерацией каждой записи. Информацию в строке выводить с использованием пробела.

4. Отобразить номера структурных подразделений, фамилии сотрудников. Информацию в строке выводить с использованием табуляции. Полученные данные перенаправить в другой файл домашнего каталога, отсортированные по первому столбцу данные отобразить поэкранно.

5. Отобразить все данные о конкретном сотруднике. Информацию в строке выводить с использованием двойной табуляции.

6. Отобразить фамилии сотрудников конкретного структурного подразделения.

7. Отобразить фамилии, названия СП сотрудников одного года рождения.

8. Отобразить названия СП, в которых есть сотрудники старше 1985 года рождения.

9. Определить суммарное значение по полю оклад сотрудников данной организации.

10. Определить суммарное значение по полю оклад сотрудников конкретного СП.

11. Отобразить оклад, фамилию сотрудника, имеющего максимальный оклад. При выводе данных использовать следующий формат: десятисимвольное поле для отображения фамилии, целочисленное четырехсимвольное поле для отображения оклада.

12. Задания выполнить:

а) в командной строке;

б) путем написания специальной программы для сканирования данных и формирования отчета

2.3 Программирование в ОС с использованием СИ»

#include <sys/file.h>

open(name, flags, mode)

char *name;

int flags, mode;

Системный вызов open открывает файл с именем name для чтения и/или записи. Режим открытия файла определяется значением параметра flags. Это значение может быть задано как результат логического сложения следующих признаков (в любой комбинации):

0_RDONLY - открыть только для чтения.

0_WRONLY -открыть только для записи.

0_RDWR - открыть для чтения и записи.

0_NDELAY - не блокировать при открытии. Если операция открытия задерживается по каким-либо причинам, например, при отсутствии готовности линии связи, процесс не приостанавливается. Возвращается код ошибки.

0_АРРЕND - открыть для дозаписи. Обычно, при открытии файла, указатель текущей позиции чтения/записи устанавливается на его начало, но, если задан режим 0_АРРЕND, этот указатель устанавливается на конец файла.

0_СRЕАТ - создать файл, если он не существует.

0_TRUNC - сократить размер файла. В режиме 0_ТRUNC, если указанный файл существует, его размер усекается до нуля.

0_ЕХСL - выдавать ошибку при попытке создания существующего файла. (Этот признак используется в сочетании с признаком 0_СRЕАТ). Режим может применяться для организации простого механизма блокировки.

В случае успешного завершения вызова Ореn, возвращается дескриптор открытого файла, иначе - значение -1 и в переменную еrrnо записывается код ошибки.

При неудачном завершении, переменная еrrnо может принимать следующие значения:

[ЕNOTDIR] - указанное имя, содержит компоненту, которая не является справочником;

[ЕNOENT] - указанный файл не существует и режим 0_СRЕАТ не был определен;

[ЕРЕКМ] - указанное имя содержит символ, отсутствующий в коде АSCП*);

[ЕLООР] - число косвенных ссылок в указанном имени превышает максимально допустимое значение;

[ЕROFS] - указанный файл содержится в файловой системе закрытой по записи и не может быть модифицирован;

[ЕTXTBSY] - попытка открыть на запись файл, содержащий загрузочный модуль выполняющейся реентерабельной программы;

[ЕАССЕS] - режим доступа указанного файла не соответствует

запросу;

[ЕFAULТ] - адрес параметра системного вызова выходит за границы адресного пространства процесса;

[ЕISDIR] Попытка открыть на запись справочник;

[ЕМFILЕ] - переполнена таблица дескрипторов открытых файлов процесса;

[ЕNXIO] - указанный файл является внешним устройством, которое в данный момент не готово к работе.

Системный вызов сrеаt

Системный вызов сrеаt (создать файл) имеет следующий формат:

сreat(name,mode)

сhar *name;

int mode;

Функция сгеаt создает новый (или подготавливает к повторной записи уже существующий) файл с именем name. Если файл еще не существует, значение параметра mode используется для формирования режимов доступа создаваемого файла, при этом учитывается значение маски режимов процесса. Значение параметра mode составляется по правилам, приведенным в описание системного вызова chmod. Если указанный файл существует, то его владелец и режим доступа остаются прежними, а файл усекается до нулевой длины. Кроме того, файл открывается для записи и возвращается его дескриптор.

При неудачном завершении, операции сгеаt возвращается значение -1, в остальных случаях возвращается дескриптор открытого файла (целое положительное число).

После неудачного завершения системного вызова сгеаt переменная еrrnо может принимать следующие значения:

[ЕNOTDIR] - указанное имя содержит компоненту, которая не является справочником;

[ЕNOENТ] - задано слишком длинное или пустое имя файла, или указанный файл не существует или какой-либо из справочников, входящих в имя файла, не доступен для просмотра;

[ЕРЕКМ] - указанное имя содержит символ, отсутствующий в коде АSСП;

[ELООР] - число косвенных ссылок в указанном имени превышает максимально допустимое значение;

[ЕROFS] - попытка создания файла в файловой системе, закрытой на запись;

[ЕТХТВSУ] - попытка сократить длину файла, содержащего загрузочный модуль реентерабельной программы (разделяемый текстовый сегмент), которая в настоящей момент выполняется;

[ЕАССЕS] - режим доступа указанного файла не соответствует запросу;

[ЕFAULТ] - адреса аргументов системного вызова выходят за границы памяти, доступной данному процессу;

[ЕISDIR] - указанное имя файла является именем справочника;

[ЕМFILЕ] - переполнилась таблица открытых файлов процесса;

[ЕNXIO] - указано имя специального файла, для которого нет соответствующего устройства.

Параметр mode задается произвольно, в нем не обязательно должно быть разрешение на запись. Эта возможность используется программами, которые работают с временными файлами с фиксированными именами. Создание производится с режимом, запрещающим запись. Затем, если другая программа пытается выполнить вызов сгеаt, возвращается ошибка и программе становится известно, что в данный момент это имя использовать нельзя. Все действия, перечисленные для вызова сгеаtе, можно выполнить с помощью системного вызова ореn. Вызов сгеаtе оставлен для совместимости с ранними версиями ОС Unix.

Системный вызов read

Системный вызов геаd (чтение файла) имеет следующий формат:

read (fd, buf, nbytes)

char *buf;

int fd, nbytes;

Системный вызов read обеспечивает считывание nbytes данных в массив buf из файла с дескриптором fd. Информация читается из файла по текущему указателю позиции чтения/записи. После завершения пересылки данных значение указателя увеличивается на число считанных байт. Для некоторых файлов значение указателя позиции чтения/записи не имеет смысла (например, для терминала), тем не менее, данные передаются. При успешном завершении вызова, возвращается число считанных байт, в случае ошибки - значение -1, при достижении конца файла в процессе чтения - число 0.

При возникновении ошибки чтения, переменная еrrnо может принимать следующие значения:

[ЕВАDF] - указанный дескриптор не является дескриптором файла, открытого для чтения;

[ЕFAULТ] - адрес параметра системного вызова не входит в адресное пространство процесса;

[ЕINTR] - чтение с медленного устройства прервано до передачи данных.

Системный вызов write

Системный вызов write (запись в файл) имеет следующий формат:

write (fd, buf, nbytes)

char *buf;

int fd, nbytes;

Системный вызов write записывает nbytes данных из массива buf в файл с дескриптором fd. Информация записывается в файл по текущему указателю позиции чтения/записи. После завершения пересылки данных, значение указателя увеличивается на число записанных байт. Для некоторых файлов значение указателя позиции чтения/записи не имеет смысла, (например, для терминала), тем не менее, данные передаются.

Если статус файла, в который записывается информация, содержит признак set-UID и процесс работает в непривилегированном режиме, данный признак удаляется (в целях защиты информации). При успешном завершении вызова возвращается число записанных байт, в случае ошибки - значение -1. При возникновении ошибки, переменная еrrnо может принимать следующие значения:

[ЕВАDF] - указанный дескриптор не является дескриптором файла, открытого для записи;

[ЕРIРЕ] - попытка записи в программный канал, который никто не читает;

[ЕРIРЕ] - запись в файл типа "гнездо" в режиме S0СК_SТRЕАМ, при отсутствии соединения;

[ЕFВIG] - при записи в файл превышается допустимый размер файла;

[ЕFAULТ] - адрес параметра системного вызова не входит в адресное пространство процесса.

Системный вызов сlose

Системный вызов сlose (закрыть файл) имеет следующий формат:

аns = сlоsе (fd)

int fd;

Системный вызов сlosе удаляет дескриптор fd из таблицы дескрипторов открытых файлов процесса. Если удаленный дескриптор был последним ссылающимся на данный файл, то весь контекст работы с файлом теряется. Для обычного файла это указатель позиции чтения/записи и режим блокировки. Хотя, при завершении процесса, все открытые им файлы автоматически закрываются, число одновременно открытых файлов ограничено, поэтому данный вызов может оказаться необходимым для программ, работающих с большим количеством файлов.

При порождении нового процесса (см описание вызова fork) все его дескрипторы указывают на те же объекты, что и дескрипторы процесса-предка. После выполнения вызова ехесvе в порожденном процессе, новая программа также наследует все активные дескрипторы. Для того, чтобы сделать недоступными новой программе уже открытые файлы, соответствующие дескрипторы можно переопределить с помощью dup2 или удалить с помощью системного вызова unlink. Однако бывают ситуации, в которых уже открытые файлы могут потребоваться при неудачном завершении системного вызова execvе. В таких случаях, применение вызова fcntl обеспечивает закрытие определенных файлов после успешного старта новой программы. В случае успешного завершения, системный вызов с1оsе возвращает значение 0, иначе - значение -1 и код ошибки в переменной еrrnо. Код ошибки:

[ЕВАDF] - указанный дескриптор не является дескриптором открытого файла.

Системный вызов lsееk

Системный вызов lsееk (установка указателя чтения/записи) имеет следующий формат:

#define L_SЕТ 0 /* установка * /

# define L_INCR 1 /* смещение */

# define L_ХТND 2 /* увеличение размера файла */

long lseek (fd, offset, whence)

int fd, whence;

long offset;

Системный вызов lsееk изменяет значение указателя позиции чтения/записи дескриптора fd следующим образом: если значение параметра whence равно L_SЕТ, то указателю присваивается значение параметра, если значение параметра whence равно L_INCR, значение указателя увеличивается на значение offset, если значение параметра whence равно L_XTND, то указателю присваивается значение (offset + fsize), где fsize- размер файла.

Следует отметить, что если установить указатель текущей позиции за конец файла, а затем записать что-либо, в файле получается промежуток, который физически не занимает места, а при чтении дает нули.

В случае успешного завершения, вызов lseek возвращает значение указателя текущей позиции чтения/записи (целое положительное число), определяющее смещение от начала файла (в байтах).

При возникновении ошибки, возвращается значение -1 и код ошибки в переменной еrrnо, которая может принимать следующие значения:

[ЕВАDF] - некорректный дескриптор файла;

[ЕSРIРЕ] - дескриптор относится не к файлу, а к программному каналу или файлу типа "гнездо";

[ЕINVAL] - недопустимое значение параметра.

Дополнительную информацию смотри в методическом пособии «СИ++ для UNIX», лекциях по дисциплине «Системное программное обеспечение».

Практическое задание к выполнению лабораторной работы на тему «СИ-функции работы с файлами»

2.3.2 СИ-функции управления процессами

Системный вызов fork (порождение нового процесса) имеет следующий формат:

pid = fork()

int pid;

Системный вызов fork служит для создания нового процесса. Новый процесс (процесс-потомок) является полной копией процесса-предка, за исключением того, что процесс-потомок имеет свой уникальный идентификатор процесса (РID). Поскольку новый процесс сам может выступать в качестве порождающего, его идентификатор процесса-предка (РРID), естественно, отличается от соответствующего идентификатора породившего его процесса.

Новый процесс имеет собственную копию таблицы дескрипторов открытых файлов, но эти дескрипторы ссылаются на те же самые файлы, что и дескрипторы процесса-предка, и имеют с ним общие указатели позиций чтения/записи. Так, при выполнении операции 1sееk в порожденном процессе, может измениться и позиция чтения/записи файла в процессе-предке. Это свойство, в частности, используется командными языками SН СSН для переопределения файлов стандартного ввода/вывода и организации конвейеров команд. Счетчики использованных ресурсов порожденного процесса инициализируются нулевыми значениями. В случае успешного завершения, системный вызов fork возвращает значение 0 порожденному процессу и идентификатор нового процесса - породившему. При неудачном завершении вызова возвращается значение -1.

Системный вызов wait

Системный вызов wait (ожидание завершения процесса-потомка) имеет следующий формат:

pid = wait (status)

int pid;

int *status;

pid = wait(0)

int = pid;

Системный вызов wait задерживает вызвавший его процесс до поступления сигнала или завершения одного из порожденных им процессов. Если какой-нибудь порожденный процесс завершился в период времени с момента последней выдачи команды wait производится немедленный возврат. Если порожденные процессы отсутствуют, производится немедленный возврат с установкой бита ошибки (соответственно, с возвратом -1). При нормальном возврате, системный вызов wait получает идентификатор завершившегося порожденного процесса. В случае нескольких порожденных процессов нужно произвести несколько вызовов wait , чтобы отследить признаки завершения всех порожденных процессов. При успешном завершении вызова wait , значение status всегда не равно нулю и содержит код возврата и статус завершения порождённого процесса. Если порождающий процесс завершается, не ожидая своих потомков, их наследует стартовый процесс (РID=1). Вызов автоматически перезапускается, если процесс получает сигнал во время ожидания своих потомков. При нормальном завершении выдается идентификатор завершившегося процесса. В случае ошибки - значение -1 и код ошибки в переменной errnо.