1.管道是什么?
管道是一种只存在于内存的特殊文件,没有磁盘文件与之对应。管道是通过虚拟文件系统pipefs而实现的,pipefs与proc、sysfs等特殊文件系统一样,只存在于内存中。另外,管道只能用于半双工通信。
2.pipe()一个管道意味着什么?
pipe()在pipefs文件系统中创建一个新的索引节点,同时创建两个file对象,一个file对象用于读操作,一个file对象用于写操作。pipe()最终将两个file对象对应的文件描述符返回给用户态进程,也就是向pipe()中传递的fd数组。
3.子进程execv()后是否还能继续共享父进程的管道?
子进程execv()后,不能再继续使用父进程创建的管道,因为子进程当前的上下文已经完全被可执行文件替换。如果要继续使用管道,子进程可以在execv()之前将两个文件描述符重定向到标准输入和输出。
4.描述管道的数据结构与索引节点的关系?
管道虽然是一种特殊文件,它仍然通过VFS框架中的inode来描述。由于VFS要对所有不同的文件进行抽象描述,因此inode只对所有文件的共性进行描述。inode中的i_pipe字段指向pipe_inode_info结构,该结构用于描述管道的特性。
5.写管道时写入的字节量与管道大小的关系?
管道缓冲区通常为一个单独的页框,因此大小默认为4096字节。如果两个或者多个进程并发的写入一个管道,那么任何少于4096字节的写操作都是原子的。但是,如果向管道写入大于管道缓冲区大小的数据,则写操作是可以分割的,也就是说多个进程的写操作可以交叉进行,此时应该注意进程的同步。
6.有名管道是什么?
有名管道是一种设备文件,有对应的磁盘索引节点。因为存在于磁盘上,因此可以被任何进程打开使用。有名管道是一种半双工通信方式。
7.ls | more 的大致执行过程?
在终端执行ls | more时,shell进程fork()出一个进程A用来执行上述命令。A进程调用pipe(),返回文件描述符fd1和fd2,分别用于读和写管道。进程A两次调用fork(),产生两个子进程。进程A关闭fd1和fd2。
对于第一个子进程,它调用dup2(fd2,1)将写文件描述符重定向到标准输出。接下来调用execv()系统调用执行ls程序,该程序将自己的输出写入管道。
对于第二个子进程,它调用dup2(fd1,0)将读文件描述符重定向到标准输入。接下来调用execv()系统调用执行more程序,该程序从管道中读取数据。