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入門 シェル実装
- 1. 入門 シェル @genya0407
- 2. 自己紹介
- 3. 自己紹介 ● @genya0407 ● 京都大学 熊野寮 在住 ● CAMPHOR- (元)運営メンバー ○ 4月から東京で就職 ● 最近よく使う言語 ○ Haskell ○ Rust ○ Ruby ● 最近バズったもの ○ 熊野寮でマイニングを禁止した話 ○ ファストフード検索
- 4. 本題
- 5. Question ● シェルを知っている？ ● シェルを日常的に使っている？ ● シェルの作り方を知っている？
- 6. 本トークの概要 シェルを使っている人に「自分にもシェルが作れそう！」 という気持ちになってほしい ※ UNIX系OSを仮定 ● Mac ● Linux 入門 シェル 入門 シェル実装
- 7. ● シェルの復習 ● シェルとOS ● シェルの実装 ● デモ
- 8. 本トークにおける「シェル」 ● 文字ベースでOSを操作するアプリケーション ● コマンドを実行できる ● シンプルなコマンドの組み合わせ →複雑な操作を実現
- 9. シェルの機能 $ cat members.txt $ cat members.txt | grep genya0407 コマンド実行 パイプ リダイレクト $ gcc hoge.c && ./a.out その他 制御構文，変数など $ ls hoge || mkdir hoge $ if $A == $B; then touch $A fi$ mkdir hoge; cd hoge 本トークで解説 実質プログラミング言語 シェルの ”本質” ではない → 割愛 自作シェルには一部実装 $ ls > files.txt 時間の都合上 割愛
- 10. ● シェルの復習 ● シェルとOS ○ プロセス ○ カーネル ○ システムコール ● シェルの実装 ● デモ
- 11. シェルとOS ● OS：コンピューターを管理するソフトウェア ● シェルの実装に使うOSの機能を説明 ○ プロセス ○ カーネル ○ システムコール
- 12. 「プログラムの動作中のインスタンス」 - Wikipedia プログラム プロセス プロセス シェルも１つのプロセス プロセスには制約がある $ python main.py プロセスが起動
- 13. プロセスの制約 ファイルの読み書き ネットワークアクセス 他プロセスとのやりとり プロセスの起動 プロセスは，自分の「外部」にアクセスできない → カーネルにお願いする
- 14. カーネル カーネル： OSの中核にある 「特権」を持つ プログラム 特権： - ネットワーク - ファイルへのアクセス - プロセスの管理 カーネル プロセス プロセス プロセス プロセス ネットワーク ファイル カーネルにお願いする手段 ＝システムコール
- 15. システムコール カーネル プロセス プロセス プロセス プロセス ネットワーク ファイル システムコール： プロセスがカーネルに 「お願い」する手段 ● open ● read ● write ● pipe ● fork ● exec ● wait ● select ● mmap ● chdir ● dup ● exit etc... ● ネットワーク ● ファイル ● プロセス間通信
- 16. OSの機能のまとめ ● プロセスは「外部」に干渉できない ● カーネルは全ての権限を持つ ● プロセスはシステムコールで外部に干渉する
- 17. ● シェルの復習 ● シェルとOS ● シェルの実装 ○ コマンド実行 ○ パイプ ● デモ
- 18. シェルの機能 $ cat members.txt $ cat members.txt | grep genya0407 コマンド実行 パイプ リダイレクト $ gcc hoge.c && ./a.out その他 制御構文，環境変数など $ ls hoge || mkdir hoge $ if $A == $B; then touch $A fi$ mkdir hoge; cd hoge 本トークで解説 $ ls > files.txt 割愛
- 19. $ cat members.txt $ cat members.txt | grep genya0407 コマンド実行 パイプ
- 20. コマンド実行 $ cat members.txt ● 例はcatプログラムを実行 ● シェルの外部にあるプログラムを呼び出す (catはシェルのソースコードに含まれていない) ● シェルもプロセスの1つ ● プロセスの制約： 自分の「外部」にはアクセスできない どうやって外部プログラムを実行する？ → forkシステムコール execシステムコールを使う
- 21. fork と exec fork：自分(プロセス)のコピーを作る exec：他のプログラムに「変身」する fork exec forkしたい！ execしたい！
- 22. コマンド実行の実装 fork forkしてexec exec(“cat”) 終了 次のコマンドを待つ $ cat members.txt シェル cat
- 23. 誤ったコマンド実行の実装 forkせずにexec exec(“cat”) 終了 $ cat members.txt シェル cat コマンドを１つ実行するたびにシェルが終了する
- 24. コマンド実行のまとめ fork + exec → コマンド実行
- 25. $ cat members.txt $ cat members.txt | grep genya0407 コマンド実行 パイプ
- 26. パイプ $ cat members.txt | grep genya0407 ● 左のコマンドの出力を，右のコマンドに入力する ● プロセス間での情報のやりとりが必要 どうやって他のプロセスと通信する？ → pipe システムコール を使う ● プロセスの制約： 他プロセスに干渉できない
- 27. pipe と pipe システムコール pipe pipe pipe ● pipe： OSの機能．プロセス間の通信手段． ● pipeシステムコール： パイプを作成する
- 28. パイプの実装 pipeを作ってforkしてexec シェル $ cat members.txt | grep genya0407 pipe fork pipeを閉じる 次のコマンド を待つ exec exec cat grep 終了 終了 fork
- 29. 誤ったパイプの実装 forkしてpipe シェル $ cat members.txt | grep genya0407 fork 次のコマンドを待つ pipe pipe 別のパイプになる →通信できない
- 30. パイプのまとめ fork + exec + pipe → パイプ
- 31. $ cat members.txt $ cat members.txt | grep genya0407 コマンド実行 パイプ
- 32. ● シェルの復習 ● シェルとOS ● シェルの実装 ● デモ
- 33. 自作シェルのデモ $ cat members.txt $ cat members.txt | grep genya0407 コマンド実行 パイプ リダイレクト $ gcc hoge.c && ./a.out その他 制御構文，環境変数など $ ls hoge || mkdir hoge $ if $A == $B; then touch $A fi$ mkdir hoge; cd hoge $ ls > files.txt 実装済 未実装 解説済 コマンドのリクエスト？
- 34. まとめ
- 35. まとめ ● 今回話したこと ○ シェルは文字ベースでOSを操作するアプリケーション ○ シェルを作るにはプロセス，カーネル，システムコールへの理解が必要 ○ シェルは自作可能！ ○ “車輪の再開発” は楽しい！！ ○ 「ぼくがかんがえたさいきょうのシェル」を作ろう！！！ ● 今回話さなかったこと ○ リダイレクト，制御構文，環境変数，ビルトインコマンド ○ パーサーの実装方法 ○ タブ補完の実現方法 ○ 本当にシェルを作りたい人はあとで聞いてください
- 36. おわり Thank you ! Any Questions ?
- 37. 付録 ● デモで動かしたシェルのソースコード ○ genya0407/hash-demo
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