Домашние задания по операционным системам

HW 1

Необходимо написать упрощенный командный интерпретатор(shell).

shell должен:

1. В бесконечном цикле, как настоящий shell
2. Считывать со стандартного ввода программу, которую необходимо запустить, вместе с ее аргументами. Программа задается в виде полного пути до исполняемого файла.
3. Выполнять заданную программу с заданными аргументами
4. Дожидаться завершения программы и выводить в стандартный поток вывода код ее завершения
5. Необходимо обрабатывать ошибки всех используемых системных вызовов
6. Необходимо обрабатывать конец вводу со стандартного потока

HW 2

Необходимо написать подмножество утилиты find.

Программа должна:

1. Первым аргументом принимать абсолютный путь, в котором будет производиться поиск файлов
2. По-умолчанию выводить в стандартный поток вывода все найденные файлы по этому пути
3. Поддерживать аргумент -inum num. Аргумент задает номер инода
4. Поддерживать аргумент -name name. Аргумент задает имя файла
5. Поддерживать аргумент -size [-=+]size. Аргумент задает фильтр файлов по размеру(меньше, равен, больше)
6. Поддерживать аргумент -nlinks num. Аргумент задает количество hardlink'ов у файлов
7. Поддерживать аргумент -exec path. Аргумент задает путь до исполняемого файла, которому в качестве единственного аргумент нужно передать найденный в иерархии файл
8. Поддерживать комбинацию аргументов. Например хочется найти все файлы с размером больше 1GB и скормить их утилите /usr/bin/sha1sum.
9. Выполнять поиск рекурсивно, в том числе во всех вложенных директориях.

Сильные духом призываются к выполнению задания с использованием системного вызова getdents(2). Остальные могут использовать readdir и opendir для чтения содержимого директории.

HW 3

Кусочек JIT компилятора

Программа должна:

1. Выделить память с помощью mmap(2)
2. Записать в выделенную память машинный код, соответсвующий какой-либо функции
3. Изменить права на выделенную память - чтение и исполнение. See: mprotect(2)
4. Вызвать функцию по указателю на выделенную память
5. Освободить выделенную память

Что может помочь при выполнении задания?

1. man mmap(2), munmap(2), mprotect(2)
2. GDB: help disassemble
3. man objdump

Сильные духом призываются к возможности модификации кода выполняемой функции в runtime. Например, вы можете получить аргументом вызова вашей программы какое-то число и пропатчить машинный код этим числом. Эта часть задания будет оцениваться дополнительно в два балла.

HW 4

Необходимо создать статическую, и две динамических библиотеки и программу, которая будет их использовать.

Помимо этого нужен Makefile, с помощью которого можно будет собрать все части.

• Статическая библиотека должна:

  • Собираться статически
  • Предоставлять какие-то функции

• Первая динамическая библиотека должна:

  • Собираться динамически
  • Динамически линковаться с программой на этапе линковки
  • Предоставлять какие-то функции

• Вторая динамическая библиотека должна:

  • Собираться динамически
  • Предоставлять какие-то функции

• Программа должна

  • Статически линковаться с статической библиотекой и вызывать предоставляемые ей функции
  • Динамически линковаться с первой динамической библиотекой и вызывать предоставляемые ей функции
  • Во время выполнения в явном виде загружать вторую динамическию библиотеку с помощью dlopen(3) и вызывать какие-то функции из нее

Что может помочь при выполнении задания?

1. man dlopen(3)
2. man ld(1)
3. man gcc(1)

HW 5

Необходимо попробовать клиент-серверное взаимодействие через синхронные сокеты.

Помимо этого нужен Makefile, с помощью которого можно будет собрать клиент и сервер.

Семейство протоколов для использования на выбор: AF_UNIX, AF_INET, AF_INET6

• Сервер должен:

  • В качестве аргументов принимать адрес, на котором будет ожидать входящих соединений.
  • Стартовать, делать bind(2) на заданный адрес и ожидать входящих соединений
  • При получении соединения, выполнять серверную часть придуманного вами протокола
  • После обработки принятого соединения возвращаться в режим ожидания входящих соединений

• Клиент должен:

  • Принимать параметром адрес, к которому стоит подключиться
  • Выполнять клиентскую часть придуманного вами протокола
  • Завершаться

Для сильных духом предлагается выбрать какой-то существующий протокол и имплементировать его, или его разумное подмножество.

HW 6

Необходимо попробовать клиент-серверное взаимодействие с использованием механизмов мультиплексирования.

Помимо этого нужен Makefile, с помощью которого можно будет собрать клиент и сервер.

Семейство протоколов для использования на выбор: AF_UNIX, AF_INET, AF_INET6

• Сервер должен:

  • В качестве аргументов принимать адрес, на котором будет ожидать входящих соединений.
  • Стартовать, делать bind(2) на заданный адрес и ожидать входящих соединений с использованием одного из механизмов мультиплексирования
  • При получении соединения, добавлять дескриптор в механизм мультиплексирования и ожидать событий и на нем
  • Выполнять на принятых соединениях серверную часть протокола
  • По завершении обработки соединения удалять все события из механизмов мультиплексирования

• Клиент должен:

  • Принимать параметром адрес, к которому стоит подключиться
  • Используя механизмы мультиплексирования подключаться к серверу
  • Используя механизмы мультиплексирования выполнять клиентскую часть протокола
  • Завершаться

Для сильных духом предлагается реализовать код, который будет работать на двух разных ОС, используя на каждой специфичные механизмы мультиплексирования

HW 7

Необходимо получить опыт работы с IPC. Нужно создать приложение клиента и сервера.

Клиент и сервер обшаются через UNIX сокет.

Клиент подключается к серверу через UNIX сокет, получает от сервера файловый дескриптор, соответсвующий объекту какого-либо вида IPC.

Клиент и сервер выполняют какое-то взаимодействие используя IPC

• Сервер должен:

  • Ожидать подключений на UNIX сокете
  • Для новых соединений создавать новый вид IPC, объекты которого представимы в виде файловых дескрипторов
  • Передавать через UNIX сокет клиенту файловый дескриптор IPC соответсвующий клиенту
  • Ожидать выполнения какого-либо протокола поверх IPC с клиентом

• Клиент должен:

  • Подключиться на UNIX сокет к серверу
  • Получать в виде файлового дескриптора клиентскую часть IPC
  • Взаимодействовать с сервером через IPC для выполнения какого-либо протокола

Примерами IPC могут служить: PIPE, socket, файловые дескрипторы для разделямой памяти или сообщений(POSIX), файловые дескрипторы для анонимной памяти

Что может помочь при выполнении задания?

1. man 7 unix

HW 8

Необходимо написать обработчик сигнала SIGSEGV. Обработчик должен:

1. Дампить значения general purpose регистров, соответствуюших моменту падения 2. Дампить память поблизости от адреса, по которому произошло нарушение защиты памяти

Что может помочь при выполнении задания?

1. man 2 sigaction
2. man 2 getcontext