LinuxShell的研究与开发【开题报告】

1、毕业设计开题报告计算机科学与技术Linux Shell 的研究与开发一、选题的背景、意义Linux 的诞生和发展:Linux 操作系统是UNIX 操作系统的一种克隆系统。 它诞生于 1991 年的 10 月 5 日（这是第一次正式向外公布的时间） 。以后借助于Internet 网络，并经过全世界各地计算机爱好者的共同努力，现已成为今天世界上使用最多的一种 UNIX 类操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。 Linux 操作系统的诞生、 发展和成长过程始终依赖着以下五个重要支柱： UNIX操作系统、MINIX操作系统、GNU计戈ij、POSIX标准和Internet 网络。UNIX 操作系统是美国

2、贝尔实验室的Ken.Thompson 和 Dennis Ritchie 于 1969 年夏在DEC PDP-7小型计算机上开发的一个分时操作系统。当时 Ken Thompson为了能在闲置不用的 PDP-7 计算机上运行他非常喜欢的星际旅行（ Space travel ）游戏，在 1969 年夏天乘他夫人回家乡加利福尼亚渡假期间，在一个月内开发出了 unix 操作系统的原型。当时使用的是 BCPL 语言（基本组合编程语言） ，后经 Dennis Ritchie 于 1972 年用移植性很强的 C 语言进行了改写，使得UNIX 系统在大专院校得到了推广。MINIX 系统是由 Andrew S.

3、Tanenbaum（ AST） 开发的。 AST 是在荷兰 Amsterdam 的 Vrije大学数学与计算机科学系统工作，是ACM 和 IEEE 的资深会员 （ 全世界也只有很少人是两会的资深会员 ） ，共发表了 100 多篇文章， 5 本计算机书籍。 AST 虽出生在美国纽约，但他是荷兰侨民 （1914 年他的祖辈来到美国 ） 。他在纽约上的中学、 M.I.T 上的大学、加州大学Berkeley 分校念的博士学位。由于读博士后的缘故，他来到了家乡荷兰。从此就与家乡一直有来往。后来就在Vrije 大学开始教书、带研究生了。荷兰首都Amsterdam 是个常年阴雨绵绵的城市，而对于AST 来说

4、，这最好不过了，因为这样他就可以待在家里摆弄他的计算机了。 MINIX 是他 1987 年编制的，主要用于学生学习操作系统原理。到 91 年时版本是1.5 。目前主要有两个版本在使用： 1.5 版和 2.0 版，当时该操作系统在大学使用是免费的，但其它用途不是，当然目前都已经是免费的，可以从许多FTP上下载。作为一个操作系统， MINIX 并不是优秀者，但它同时提供了用 C 语言和汇编语言写的系统源代码。这是第一次使得有抱负的程序员或hacker 能够阅读操作系统的源代码，在当时这种源代码是软件商一直小心地守护着的。GNU计戈ij:GNU计戈U和自由软件基金会 （the Free Softwa

5、re Foundation - FSF） 是由 Richard M. Stallman于1984年一手创办的。旨在开发一个类似Unix、并且是自由软件的完整操作系统：GNU系统。（GNU是GNUs Not Unix 的递归缩写，它的发音为 guh-NEW。）各种使用 linux 作为核心的GNU操作系统正在被广泛的使用。虽然这些系统通常被称作Linux,但是严格地说，它们应该被称为GNU/Linux系统。到上世纪90年代初，GNU项目已经开发出许多高质量的免费软件，其中包括有名的 emacs编辑系统、bash shell 程序、gcc系列编译程序、gdb调试程序等等。这些软件为 Linux操作

6、系统的开发创造了一个合适的环境，是 Linux能够诞生的基础之一。以至于目 前许多人都将Linux操作系统称为GNU/Linux操作系统。Linux Shell的基本概念：标准的UNIX shell 是V7（AT&T的第七版）UNIX,在1979年底被提出，且以它的创造 者Stephen Bourne来命名。Bourne shell 是以Algol 这种语言为基础来设计，主要被用 来做自动化系统管理工作。虽然 Bourne shell以简单和速度而受欢迎，但它缺少许多交谈 性使用的特色，例如历程、别名和作业控制。C shell是在加州大学柏克来分校于70年代末期发展而成，而以 2BSD UNI

7、X的部分发行。这个shell主要是由Bill Joy 写成，提供了一些在标准Bourne shell所看不到的额外特色。C shell是以C程序语言作为基础，且它被用来当程序语言时，能共享类似的 语法。它也提供在交谈式运用上的改进，例如命令列历程、别名和作业控制。因为C shell是在大型机器上设计出来，且增加了一些额外功能，所以 C shell有在小型机器上跑得较慢，即使在大型机器上跟Bourne shell比起来也显得缓慢。有了 Bourne shell和C shell 之后，UNIX使用者就有了选择，且争论那一个shell较好。AT&T的David Korn在80年代中期发明了 Korn

8、 shell ,在1986 年发行且在1988 年成为正式的部分 SVR4 UNIX。Korn shell 实际上是Bourne shell 的超集，且不只可在 UNIX系统上执行，同时也可在OS/2、VMS和DOS上执行。它提供了和 Bourne shell向上兼容的能力，且增加了许多在C shell上受欢迎的特色，更增加了速度和效率。Kornshell已历经许多修正版，要找寻用户使用的是那一个版本可在ksh提示符号下按Ctrl-v键。在大部份的 UNIX系统，三种著名且广被支持的shell 是Bourne shell(AT&T shell ,在 Linux 下是 BASHb C shell

9、(Berkeleyshell，在 Linux 下是 TCSH和 Korn shell(Bourneshell的超集)。这三种shell 在交互(interactive)模式下的表现相当类似，但作为命令文件语言时，在语法和执行效率上就有些不同了。Bourne shell是标准的UNIX shell ,以前常被用来做为管理系统之用。大部份的系统 管理命令文件，例如 rc start 、stop与shutdown者B是Bourne shell的命令，且在单用户模式(single user mode) 下以root 登录时它常被系统管理员使用。Bourne shell 是由AT&T发展的，以简洁、快速

10、著名。Bourne shell提示符号的默认值是 $。C shell是柏克莱大学(Berkeley)所开发的，且加入了一些新特性，如命令列历程 (history)、别名(alias)、内建算术、文件名完成(filename completion)、和作业控制(job control)。对于常在交互模式下执行shell的使用者而言，他们较喜爱使用C shell ;但对于系统管理者而言，则较偏好以Bourne shell来做命令，因为 Bourne shell命令比Cshell命令来的简单及快速。C shell提示符号的默认值是 %。Korn shell 是 Bourne shell 的超集(su

11、perset),由 AT&T 的 David Korn 所开发。 它增加了一些特色，比C shell更为先进。Korn shell的特色包括了可编辑的历程、别名、函数、正规表达式万用字符(regular expression wildcard) 、内建算术、作业控制 (jobcontrol)、协同处理(coprocessing) 和特殊的纠错功能。Bourne shell 几乎和 Korn shell完全向上兼容(upward compatible),所以在 Bourne shell下开发的程序仍能在Kornshell 上执行。Korn shell提示符号的默认值也是$。在Linux 系统使用

12、的Korn shell 叫做 pdksh ,它是指 Public Domain Korn Shell 。除了执行效率稍差外，Korn shell在许多方面都比 Bourne shell 为佳；但是，若将Korn shell与C shell相比就很困难，因为二者在许多方面都各有所长，就效率和容易使 用上看，Korn shell是优于C shell ,相信许多使用者对于C Shell的执行效率都有负面的印象。国内外研究现状：Linux作为一种开源的操作系统，在国内外享有较高的声誉，其重要地位是其他操作系 统所不可取代的。正是由于Linux操作系统的开源性，在国内外各大研究机构对其进行了不断的开发和

13、完善，逐步形成了今天的Linux操作系统，其功能非常强大，运行非常稳定。国内外均成立了专门的研究机构对其进行开发和研究。而近年来由于网络技术的兴起，Linux系统也发展为一种可以进行资源共享和交互的网络平台。在资源共享的同时，网络的安全已 经成为科研机构研究的重点， 并且推出了一系列的网络管理控制系统， 特别是实现对网络数据的管理和控制。其中以网络数据管理和控制过滤器IPTABLES最为出名。可以说就目前国内外研究的情况来看Liunx 方面的网络管理控制系统的开发技术已经相当成熟， 并且正在不断的进行完善。在 UNIX/linux Shell 中主要有这几类 shell ： Bourne sh

14、ell (bsh) C shell ( csh) Korn shell ( ksh) Bourne Again shell ( bash) POSIX shell ( sh) TENEX/TOPS C shell ( tcsh) TC Shell(tesh) Z Shell(zsh )各主要操作系统下缺省的 shell:AIX 下是 Korn Shell 。Solaris 和 FreeBSD缺省的是 Bourne shell 。HP-UX缺省白勺是 POSIX shell 。Linux 是 Bourne Again shell 。未来发展趋势:目前， Linux 技术已经成为 IT 技术发展的

15、热点，投身于Linux 技术研究的社区、研究机构和软件企业越来越多，支持Linux 的软件、硬件制造商和解决方案提供商也迅速增加，Linux 在信息化建设中的应用范围也越来越广， Linux 产业链已初步形成，并正在得到持续的完善。随着整个Linux 产业的发展， Linux 技术也处在快速的发展过程中，形成了若干了技术热点。UNIX作业系统的SHELL大致可分为两大系统，一是1970年代前期由美国贝尔实验室(BELL LAB)所发展的sh(Bourne Shell), 它是UNIX系统中的标准 SHELL此一系统彳麦来又 发展出 ksh(Korne Shell) 、 bash(Bourne

16、Again Shell) 等功能更多的介面；另一系 统是美 国柏克来大学(Berkekey)在1970年代彳麦期所发展的csh(C Shell),和它属於同一系统的有tcsh 等。 无论上述的那一种 shell ， 它的基本功能与作用都是相同的， 它们之间的不同处可能在於对同一动作处理程序上的不同 （ 会影响 命令处理的速度） 、所提供内键命令及变数的或多或寡等， 其中内部命令与变量的多少直接影响到 shell 功能的多少， 是使用者在使用时最容易直接感受到的。在UNIX系统中，使用者可视自己的需要执行sh、ksh、bash、csh或tcsh来代替原先使用的 shell 、改变正在使用的环境；

17、也可 以用 chsh 指令、输入想使用的 shell 的路径及名称（如/bin/csh ,在Y11-Y14机器上还需输入个人使用者的密码），改变以彳麦每次login时所使用的 shell 、使自己所使用的环境能最满足自己使用 上的需要。本课题的意义就是通过编写简单的 shell 程序，更加了解shell 的执行过程，加深对shell 命令的理解，进而进一步加深对 linux 操作系统的熟练程度。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容：在 Linux 环境下编写一个简单的 shell 程序，达到以下要求：（ 1）能够执行外部程序命令，命令可以带参数；（ 2）能够实现管道和输入输出重定

18、向功能。拟解决的主要问题：实现的 shell 能够解释并执行下列命令：（ 1） ls 列目录功能：显示文件和目录的信息ls 以默认方式显示当前目录文件列表ls -a 显示所有文件包括隐藏文件ls -l 显示文件属性，包括大小，日期，符号连接，是否可读写及是否可执行ls -lh 显示文件的大小，以容易理解的格式印出文件大小（例如1K 234M 2G）ls -lt 显示文件，按照修改时间排序（ 2） cp 文件拷贝功能： copy 文件cp source target 将文件 source 复制为 targetcp /root /source.将/root 下的文件 source复制到当前目录cp

19、 ? av soure_dir target_dir将整个目录复制，两目录完全一样（ 3） rm 删除文件功能：删除文件、或目录rm file删除某一个文件rm -f file 删除时候不进行提示。可以于r 参数配合使用rm -rf dir 删除当前目录下叫 dir 的整个目录（ 4） who 显示当前登录的用户信息功能：显示登录用户例如：# whozhoulj pts/0 Mar 13 21:24 （09）（ 5） cat 显示文件内容显示文件的内容，和DOS勺type相同cat file三、研究的方法与技术路线、研究难点，预期达到的目标研究的方法与技术路线：熟悉Linu

20、x操作系统下的C语言高级编程，了解Linux操作系统的shell执行方式，熟 练运用C语言对字符串进行处理。学习并掌握 Linux C语言系统库函数的用法，熟练运用某 些库函数来完成设计。研究难点：实现管道和输入输出重定向。预期目标：在 Red Hat Linux 操作系统下， 设计一个并实现一些简单的 shell 命令， 具有列出文件，复制文件， 显示文件内容，删除文件和目录等功能，能识别并提示错误的命令，并达到初步实用的水平。四、论文详细工作进度和安排第七学期第10 周至第 18 周（ 2011 年 01 月 06 日前） ：文献检索和资料收集，完成毕业论文（设计）文献综述、开题报告和外文

21、翻译；第八学期 第 1 周 至第 3 周 （ 2011 年 03 月 11 日前） ： 撰写论文提纲， 完成毕业论文 （设计）初稿、需求分析和概要设计；第八学期 第 4 周 至第 12 周（ 2011 年 05 月 13 日前） ：详细设计、系统调试、和毕业论文（设计）完成定稿；第八学期第 13 周（ 2011 年 05 月 20 日前） ：完成应用软件系统的设计和毕业论文（设计）送指导老师和评阅老师评阅，准备答辩；第八学期第 14 周：参加毕业论文（设计）答辩。五、主要参考文献：1 坦思利 . LINUX 与 UNIX Shell 编程指南 M. 北京： 机械工业出版社， 2000.2 Mark G. Sobell. Linux 命令、编辑器与Shell 编程 M. 北京：清华大学出版社， 2007.3 Mark G. Sobell. Linux 命令、编辑器与 shell编程（第2版）M.清华大学出版社， 2010.4 卧龙小三 . 实战 Linux Shell 编程与服务器管理M. 北京：电子工业出版社， 2010.5 （美） 布卢姆 . Linux 命令行和 shell 脚