Shell如何以编程方式实现管道

Question

我了解I/O重定向在Unix/Linux中是如何工作的，我知道Shell使用此功能通过一种特殊类型的文件-匿名管道来管道化程序。但我想知道Shell如何通过编程实现它的细节？我不仅对所涉及的系统调用感兴趣，而且对整个画面感兴趣。

例如ls | sort，Shell如何为ls和sort执行I/O重定向？

Answer 1

整个画面很复杂，最好的理解方法是研究一个小外壳。对于有限的图片，如下所示。在做任何事情之前，shell会解析整个命令行，以便它确切地知道如何链接进程。假设它遇到proc1|proc2。

• 它设置了一个管道。长话短说，写入thepipe[0]最终进入thepipe[1]

  int thepipe[2];
  pipe(thepipe);
  

• 它分叉第一个进程，并在exec之前更改其stdout的方向

  dup2 (thepipe[1], STDOUT_FILENO);
  

• 它执行新程序，该程序很幸运地不知道重定向，只是像一个行为良好的进程一样写入stdout

• 它分叉第二个进程，并在exec之前更改其stdin的源

  dup2 (thepipe[0], STDIN_FILENO);
  

• 它执行新程序，它不知道它的输入来自另一个程序

就像我说的，这是一张有限的图片。在真实的照片中，外壳将这些菊花链成一个环，还记得在适当的时候关闭管道末端。

Answer 2

这是silberschatz 的《操作系统概念》一书中的一个示例程序

如果您知道fork()和相关事物的概念，那么程序是不言自明的。。希望这能有所帮助！(如果你还想解释，那么我可以解释！)

显然，如果你想让这个程序像一样工作，就应该在这个程序中进行一些更改(比如fork()中的更改等)

ls | sort

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#define BUFFER SIZE 25
#define READ END 0
#define WRITE END 1
int main(void)
{
char write msg[BUFFER SIZE] = "Greetings";
char read msg[BUFFER SIZE];
int fd[2];
pid t pid;
/* create the pipe */
if (pipe(fd) == -1) {
fprintf(stderr,"Pipe failed");
return 1;
}
/* fork a child process */
pid = fork();
if (pid < 0) { /* error occurred */
fprintf(stderr, "Fork Failed");
return 1;
}
if (pid > 0) { /* parent process */
/* close the unused end of the pipe */
close(fd[READ END]);
/* write to the pipe */
write(fd[WRITE END], write msg, strlen(write msg)+1);
/* close the write end of the pipe */
close(fd[WRITE END]);
}
else { /* child process */
/* close the unused end of the pipe */
close(fd[WRITE END]);
/* read from the pipe */
read(fd[READ END], read msg, BUFFER SIZE);
printf("read %s",read msg);
}
}
/* close the write end of the pipe */
close(fd[READ END]);
return 0;
}