Bagaimana pipa bekerja di Linux

Saya telah membaca tentang bagaimana pipa diimplementasikan di kernel Linux dan ingin memvalidasi pemahaman saya. Jika saya salah, jawaban dengan penjelasan yang benar akan dipilih.

Linux memiliki VFS yang disebut pipef yang dipasang di kernel (bukan di ruang pengguna)
pipefs memiliki super blok tunggal dan dipasang di root sendiri ( pipe:), di samping/
pipef tidak dapat dilihat secara langsung tidak seperti kebanyakan sistem file
Entri ke pipef adalah melalui pipe(2)syscall
The pipe(2)syscall digunakan oleh kerang untuk pipa dengan |operator (atau manual dari proses lainnya) membuat file baru di pipefs yang berperilaku cukup banyak seperti file normal
File di sisi kiri operator pipa stdoutdialihkan ke file sementara yang dibuat di pipefs
File di sisi kanan operator pipa memiliki stdinset ke file di pipefs
pipef disimpan dalam memori dan melalui beberapa kernel sulap, tidak boleh halaman

Apakah penjelasan tentang cara kerja pipa (mis. ls -la | less) Ini benar?

Satu hal yang saya tidak mengerti adalah bagaimana sesuatu seperti bash akan mengatur proses ' stdinatau stdoutke file descriptor yang dikembalikan oleh pipe(2). Saya belum dapat menemukan apa pun tentang itu.

kernel pipe

— Brandon Wamboldt
sumber

Perhatikan bahwa Anda berbicara tentang dua lapisan yang sangat berbeda dengan nama yang sama. The pipe()panggilan kernel bersama dengan mesin yang mendukung itu ( pipefs, dll) adalah tingkat yang lebih rendah dari |operator yang ditawarkan dalam shell Anda. Yang terakhir biasanya diimplementasikan menggunakan yang pertama, tetapi tidak harus.

— Greg Hewgill

Ya, saya secara khusus merujuk pada operasi tingkat bawah, dengan asumsi bahwa |operator hanya memanggil pipe(2)sebagai proses seperti halnya bash.

— Brandon Wamboldt

Lihat juga Apa perbedaan antara "Redirection" dan "Pipe"?

— Sergiy Kolodyazhnyy

Analisis Anda sejauh ini umumnya benar. Cara sebuah shell dapat mengatur stdin dari suatu proses menjadi deskriptor pipa bisa menjadi (pseudocode):

pipe(p) // create a new pipe with two handles p[0] and p[1]
fork() // spawn a child process
    close(p[0]) // close the write end of the pipe in the child
    dup2(p[1], 0) // duplicate the pipe descriptor on top of fd 0 (stdin)
    close(p[1]) // close the other pipe descriptor
    exec() // run a new process with the new descriptors in place

— Greg Hewgill
sumber

Terima kasih! Hanya ingin tahu mengapa dup2panggilan itu diperlukan, dan Anda tidak bisa langsung menetapkan deskriptor pipa ke stdin?

— Brandon Wamboldt

Penelepon tidak bisa memilih apa nilai numerik dari deskriptor file saat dibuat pipe(). The dup2()panggilan memungkinkan penelpon untuk menyalin file descriptor untuk nilai numerik tertentu (diperlukan karena 0, 1, 2 yang stdin, stdout, stderr). Itu setara dengan kernel dari "menetapkan langsung ke stdin". Perhatikan bahwa variabel global C runtime library stdinadalah a FILE *, yang tidak terkait dengan kernel (meskipun diinisialisasi untuk dihubungkan ke deskriptor 0).

— Greg Hewgill

Jawaban bagus! Saya sedikit bingung dengan detailnya. Hanya ingin tahu mengapa Anda menutup (p [1]) sebelum menjalankan exec ()? Setelah dup2 kembali, bukankah p [1] menunjuk ke fd 0? Kemudian tutup (p [1]) menutup file descriptor 0. Lalu bagaimana kita bisa membaca dari stdin dari proses anak?

— user1559897

@ user1559897: dup2Panggilan tidak berubah p[1]. Sebagai gantinya, ia membuat kedua pegangan p[1]dan 0menunjuk ke objek kernel yang sama (pipa). Karena proses anak tidak memerlukan dua pegangan stdin (dan tidak akan tahu apa pegangan nomor itu p[1],) p[1]ditutup sebelumnya exec.

— Greg Hewgill

@GregHewgill Gotchu. Terima kasih!

— user1559897