shell中管道的原理

ller

    管道是linux中一个很重要的命令行操作，因为linux的每个命令都以完成一个任务为目的，只有把些命令组合起来才能做复杂的工作，当然这种方式也提供了很大的灵活性。那么bash中的管道是通过什么实现的呢？ 先看一个简单的管道的例子：
               
               
                #include unistd.h>
int fd[2];
void run_ls()
{
      dup2(fd[1],1);
     close(fd[0]);
     close(fd[1]);
     execve("/bin/ls",NULL,NULL);
}
void run_wc()
{
      dup2(fd[0],0);
     close(fd[0]);
     close(fd[1]);
     execve("/usr/bin/wc",NULL,NULL);
}
int main()
{
    pipe(fd);
    if(fork()==0)
        run_ls();
    else
        run_wc();
     return 0;
}

    这个程序的执行结果等效于ls|wc，从代码上看，主程序调用pipe来创建一个管道，如下图：

   对fd[1]进行写操作时会把数据写到内核中的pipe对应的buffer中，而对fd[0]进行读操作时，就是从pipe的buf中读取数据，这样就把fd[0]和fd[1］连接成一个"管道".
   继续看main函数中的代码，fork调用创建出子进程，子进程会继承父进程的文件描述符表，创建子进程后管道的状态是：

    两个进程中的fd[0],fd[1]的值是相同的，它们所指向的内核中的表示文件的结构体也是相的。先不看dup2调用，在子进程关闭fd[1],父进程关闭fd[0]后：

这样在子进程和父进程之间就建立起一个管道，子进程向fd[1]写的数据，父进程可以通过读fd[0]读出。再看dup2调用，父进程中又把标准输入对应的文件结构体复制成了fd[0]对应的，子进程中把标准输出对应的文件结构体复制成了fd[1]对应的，这个结构体中包含了对文件的操作函数。这样子进程中写0号文件描述符的数据实际就会写到内核中的pipe的buf中，而父进程从1这个文件描述符对应的文件读取数据，现在1已经不再指向标准输出，而是指向了pipe的buf。
   虽然这个例子很简单，但已经可以说明bash中管道的原理。从上面的分析我们可以看出，linux中创建进程是从父进程"fork"出来，然后再execve，而不是在创建时就指定它要运行的函数，完成独立地创建，这样天然的进程的继承关系，为管道的实现提供了很大的方便，因为管道的实现利用了子进程继承父进程的文件描述符表这一特性。
   关于内核中对pipe的支持，参见下一篇文章：linux内核中pipe的实现
   图片出自APUE 2
   


本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u/22326/showart_481830.html