[P1] The Customizable Shell

#Shell Concepts

shell 셸이란 무엇일까? 셸이란 명령어를 해석하는 데 사용하는 프로그램 즉, Command Interpreter 이다. 셸은 사용자가 입력하는 명령어를 해석하고 수행하여 그 결과를 화면에 표시하여 준다. 셸을 터미널과 같다고 생각할 수도 있는데, 터미널은 셸의 프론트 엔드라고 생각하면 된다.

#Behind the Scenes of a shell

• FOUR STEPS for non-built-in
  • 셸이 사용자 입력을 기다린다
  • 셸이 command를 해석한다
  • 프로세스를 fork한다
  • Foreground일 경우 parent process는 child process가 끝날때까지 기다린다. Foreground가 아닐경우 parent process가 process를 반복한다 (child process가 command를 실행함).

#셸의 추가 기능

• Foreground / Background Processes
• Process Groups
• Built-in Commands
• I/O Piping
• I/O Redirection
• Signal Handling
  

#Foreground / Background Processes

셸은 foreground 또는 Background로 프로세스를 fork할 수 있다.

• Foreground: 한 번에 하나의 포그라운드 프로세스 그룹, 터미널에 액세스 가능
• Background: &'을 사용하면 실행할 명령이 백그라운드로 전송됨, 터미널 액세스 불가능

#Process Groups

• 각 작업(job)은 자체 프로세스 그룹이다
  • Job 내의 각 명령은 동일한 PGID를 가져야 한다.
  • 새 프로세스를 만드는 두 가지 방법:
    • fork
    • posix_spawn
• 작업이 완료되면 작업이 삭제됨.

#POSIX Spawn

• Posix spawn은 fork() + exec()을 완전히 대체한다
• Posix spawn의 코드는 if-else 문에서 여러 프로세스를 처리하는 것이 아니라 "linear(선형)" 이다.
• 예: https://man7.org/linux/man-pages/man3/posix_spawn.3.html

#fork() + exec() vs posix_spawn()

 

 

#POSIX Spawn Attributes

• Process Groups - posix_spawnattr_getpgroup ()
• Terminal Control - posix_spawnattr_tcsetpgrp_np()
• Piping - posix_spawn_file_actions_adddup2()

#Built-in Commands

• kill - kills a process
• jobs - displays a list of jobs
• stop - stops a process
• fg - sends a process to foreground
• bg - sends a process to background
• exit - exits the shell

#Built-ins Behind the Scenes

• FOUR STEPS for built-in
  • 셸이 사용자 input을 기다림.
  • 셸이 built-in command를 인식함
  • 셸이 built-in 실행(포킹 없음)
  • 실행후, 셸이 반복함

#I/O Piping

• 셸은 pipeline에서 각 명령을 실행하기 위해 하위 프로세스를 시작한다.
• 그러나 이것은 command의 Pipeline이기 때문에, 각 프로세스에 대해 STDIN과 STDOUT를 wire해야 한다.

• 프로세스가 이전 프로세스를 대기하고 최종 프로세스는 터미널로 출력됨.
• 프로세스의 STDIN 및 STDOUT을 결합하여 pipeline 생성

#I/O Redirection

• >: 쓰기 전에 원본 파일 내용을 덮어씀.
• >>: 파일의 내용 끝에 추가
• <: STDIN이 아닌 기존 파일에서 입력 읽기

 

#Signal Handling

• Shell은 Shell에게보내진 신호를 처리할 수 있다.
  • SIGINT (Ctrl + C)
  • SIGTSTP (Ctrl + Z)
  • SIGCHLD (when a child process terminates)

#Handling SIGINT (Ctrl + C)

#Handling SIGTSTP (Ctrl + Z)

#Handling SIGCHLD

#Handling SIGCHLD: WIF* Macros

• wait*를 호출하면 상태를 변경하는 하위 프로세스에 대한 pid 및 status를 return한다. Macros를 사용하여 이 상태를 decode하여 프로세스가 어떤 상태로 변경되었는지, 어떻게 발생했는지 확인할 수 있다:
  • WIDEXITED(status) - 하위 프로세스가 정상적으로 종료되었나?
  • WIFSIGNALED(status) - 자식 프로세스가 종료되도록 신호를 받았나?
  • WIFSTOPED(status) - 하위 프로세스가 중지되도록 신호를 받았나?