MIT 6 828 xv6學習筆記 0

vx6是mit開發的教學用的小型作業系統，是unix version 6（v6）的重新實現，這個筆記會摘抄xv6中文文件（以下簡稱「文件」）的內容，同時結合一些自己的看法，文章遵循文件中的順序。

1）在文件中，這樣定義作業系統的作用：

作業系統的工作是(1)將計算機的資源在多個程式間共享，並且給程式提供一系列比硬體本身更有用的服務。(2)管理並抽象底層硬體，舉例來說，乙個文字處理軟體（比如 word）不用去關心自己使用的是何種硬碟。(3)多路復用硬體，使得多個程式可以(至少看起來是)同時執行的。(4)最後，給程式間提供一種受控的互動方式，使得程式之間可以共享資料、共同工作。

檔案描述符是乙個整數，它代表了乙個程序可以讀寫的被核心管理的物件。程序可以通過多種方式獲得乙個檔案描述符，如開啟檔案、目錄、裝置，或者建立乙個管道（pipe），或者複製已經存在的檔案描述符。簡單起見，我們常常把檔案描述符指向的物件稱為「檔案」。檔案描述符的介面是對檔案、管道、裝置等的抽象，這種抽象使得它們看上去就是位元組流。

3）什麼是鏈結（link）

系統呼叫link建立另乙個檔案系統的名稱，它指向同乙個inode。下面的**建立了乙個既叫做a又叫做b的新檔案。

open("a", o_create|o_wrongly);

link("a", "b");

讀寫 a 就相當於讀寫 b。

struct stat ;

4）管道

在文件中對管道的解釋十分清楚，在此直接摘抄：

管道是乙個小的核心緩衝區，它以檔案描述符對的形式提供給程序，乙個用於寫操作，乙個用於讀操作。從管道的一端寫的資料可以從管道的另一端讀取。管道提供了一種程序間互動的方式。

接下來的示例**執行了程式wc，它的標準輸出繫結到了乙個管道的讀埠。

int p[2];

char *argv[2];
argv[0] = "wc";
argv[1] = 0;
pipe(p);
if(fork() == 0) else

這段程式呼叫pipe，建立乙個新的管道並且將讀寫描述符記錄在陣列p中。在fork之後，父程序和子程序都有了指向管道的檔案描述符。子程序將管道的讀埠拷貝在描述符0上，關閉p中的描述符，然後執行wc。當wc從標準輸入讀取時，它實際上是從管道讀取的。父程序向管道的寫埠寫入然後關閉它的兩個檔案描述符。

如果資料沒有準備好，那麼對管道執行的read會一直等待，直到有資料了或者其他繫結在這個管道寫埠的描述符都已經關閉了。在後一種情況中，read會返回 0，就像是乙份檔案讀到了最後。讀操作會一直阻塞直到不可能再有新資料到來了，這就是為什麼我們在執行wc之前要關閉子程序的寫埠。如果wc指向了乙個管道的寫埠，那麼wc就永遠看不到 eof 了。

xv6 shell 對管道的實現（比如fork sh.c | wc -l）和上面的描述是類似的（7950行）。子程序建立乙個管道連線管道的左右兩端。然後它為管道左右兩端都呼叫runcmd，然後通過兩次wait等待左右兩端結束。管道右端可能也是乙個帶有管道的指令，如a | b | c, 它fork兩個新的子程序（乙個b乙個c），因此，shell 可能建立出一顆程序樹。樹的葉子節點是命令，中間節點是程序，它們會等待左子和右子執行結束。理論上，你可以讓中間節點都執行在管道的左端，但做的如此精確會使得實現變得複雜。

pipe 可能看上去和臨時檔案沒有什麼兩樣：命令

echo hello world | wc

可以用無管道的方式實現：

echo hello world > /tmp/xyz; wc < /tmp/xyz

但管道和臨時檔案起碼有三個關鍵的不同點。首先，管道會進行自我清掃，如果是 shell 重定向的話，我們必須要在任務完成後刪除/tmp/xyz。第二，管道可以傳輸任意長度的資料。第三，管道允許同步：兩個程序可以使用一對管道來進行二者之間的資訊傳遞，每乙個讀操作都阻塞呼叫程序，直到另乙個程序用write完成資料的傳送。

shell在死迴圈中呼叫getcmd()來獲取使用者輸入的命令，讀取到命令之後，fork乙個子程序，並在子程序中執行runcmd()，runcmd()根據傳入的引數用exec()函式在該子程序中載入命令對應的程式，待執行結束後子程序退出，期間父程序一直等待（父程序執行wait()），直到子程序結束。

然而cd函式不能用這種機制執行，原因如下：

cd 必須改變 shell 自身的當前工作目錄。如果 cd 作為乙個普通命令執行，那麼 shell 就會 fork 乙個子程序，而子程序會執行 cd，cd 只會改變子程序的當前工作目錄。父程序的工作目錄保持原樣。

1. xv6 中文文件

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