趣谈Linux操作系统
刘超
网易杭州研究院云计算技术部首席架构师
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入门准备篇 (3讲)
开篇词 | 为什么要学习Linux操作系统?
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01 | 入学测验:你究竟对Linux操作系统了解多少?
02 | 学习路径:爬过这六个陡坡,你就能对Linux了如指掌
核心原理篇:第一部分 Linux操作系统综述 (3讲)
03 | 你可以把Linux内核当成一家软件外包公司的老板
04 | 快速上手几个Linux命令:每家公司都有自己的黑话
05 | 学会几个系统调用:咱们公司能接哪些类型的项目?
核心原理篇:第二部分 系统初始化 (4讲)
06 | x86架构:有了开放的架构,才能打造开放的营商环境
07 | 从BIOS到bootloader:创业伊始,有活儿老板自己上
08 | 内核初始化:生意做大了就得成立公司
09 | 系统调用:公司成立好了就要开始接项目
核心原理篇:第三部分 进程管理 (10讲)
10 | 进程:公司接这么多项目,如何管?
11 | 线程:如何让复杂的项目并行执行?
12 | 进程数据结构(上):项目多了就需要项目管理系统
13 | 进程数据结构(中):项目多了就需要项目管理系统
14 | 进程数据结构(下):项目多了就需要项目管理系统
15 | 调度(上):如何制定项目管理流程?
16 | 调度(中):主动调度是如何发生的?
17 | 调度(下):抢占式调度是如何发生的?
18 | 进程的创建:如何发起一个新项目?
19 | 线程的创建:如何执行一个新子项目?
核心原理篇:第四部分 内存管理 (7讲)
20 | 内存管理(上):为客户保密,规划进程内存空间布局
21 | 内存管理(下):为客户保密,项目组独享会议室封闭开发
22 | 进程空间管理:项目组还可以自行布置会议室
23 | 物理内存管理(上):会议室管理员如何分配会议室?
24 | 物理内存管理(下):会议室管理员如何分配会议室?
25 | 用户态内存映射:如何找到正确的会议室?
26 | 内核态内存映射:如何找到正确的会议室?
核心原理篇:第五部分 文件系统 (4讲)
27 | 文件系统:项目成果要归档,我们就需要档案库
28 | 硬盘文件系统:如何最合理地组织档案库的文档?
29 | 虚拟文件系统:文件多了就需要档案管理系统
30 | 文件缓存:常用文档应该放在触手可得的地方
核心原理篇:第六部分 输入输出系统 (5讲)
31 | 输入与输出:如何建立售前售后生态体系?
32 | 字符设备(上):如何建立直销模式?
33 | 字符设备(下):如何建立直销模式?
34 | 块设备(上):如何建立代理商销售模式?
35 | 块设备(下):如何建立代理商销售模式?
核心原理篇:第七部分 进程间通信 (7讲)
36 | 进程间通信:遇到大项目需要项目组之间的合作才行
37 | 信号(上):项目组A完成了,如何及时通知项目组B?
38 | 信号(下):项目组A完成了,如何及时通知项目组B?
39 | 管道:项目组A完成了,如何交接给项目组B?
40 | IPC(上):不同项目组之间抢资源,如何协调?
41 | IPC(中):不同项目组之间抢资源,如何协调?
42 | IPC(下):不同项目组之间抢资源,如何协调?
核心原理篇:第八部分 网络系统 (7讲)
43 预习 | Socket通信之网络协议基本原理
43 | Socket通信:遇上特大项目,要学会和其他公司合作
44 | Socket内核数据结构:如何成立特大项目合作部?
45 | 发送网络包(上):如何表达我们想让合作伙伴做什么?
46 | 发送网络包(下):如何表达我们想让合作伙伴做什么?
47 | 接收网络包(上):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?
48 | 接收网络包(下):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?
核心原理篇:第九部分 虚拟化 (7讲)
49 | 虚拟机:如何成立子公司,让公司变集团?
50 | 计算虚拟化之CPU(上):如何复用集团的人力资源?
51 | 计算虚拟化之CPU(下):如何复用集团的人力资源?
52 | 计算虚拟化之内存:如何建立独立的办公室?
53 | 存储虚拟化(上):如何建立自己保管的单独档案库?
54 | 存储虚拟化(下):如何建立自己保管的单独档案库?
55 | 网络虚拟化:如何成立独立的合作部?
核心原理篇:第十部分 容器化 (4讲)
56 | 容器:大公司为保持创新,鼓励内部创业
57 | Namespace技术:内部创业公司应该独立运营
58 | CGroup技术:内部创业公司应该独立核算成本
59 | 数据中心操作系统:上市敲钟
实战串讲篇 (9讲)
60 | 搭建操作系统实验环境(上):授人以鱼不如授人以渔
61 | 搭建操作系统实验环境(下):授人以鱼不如授人以渔
62 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(一)
63 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(二)
64 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(三)
65 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(四)
66 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(五)
67 | 期末测试:这些操作系统问题,你真的掌握了吗?
结束语 | 永远别轻视任何技术,也永远别轻视自己
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专栏加餐 (2讲)
学习攻略(一):学好操作系统,需要掌握哪些前置知识?
“趣谈Linux操作系统”食用指南
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39 | 管道:项目组A完成了,如何交接给项目组B?

刘超 2019-06-26
在这一章的第一节里,我们大概讲了管道的使用方式以及相应的命令行。这一节,我们就具体来看一下管道是如何实现的。
我们先来看,我们常用的匿名管道(Anonymous Pipes),也即将多个命令串起来的竖线,背后的原理到底是什么。
上次我们说,它是基于管道的,那管道如何创建呢?管道的创建,需要通过下面这个系统调用。
int pipe(int fd[2])
在这里,我们创建了一个管道 pipe,返回了两个文件描述符,这表示管道的两端,一个是管道的读取端描述符 fd[0],另一个是管道的写入端描述符 fd[1]。
我们来看在内核里面是如何实现的。
SYSCALL_DEFINE1(pipe, int __user *, fildes)
{
return sys_pipe2(fildes, 0);
}
SYSCALL_DEFINE2(pipe2, int __user *, fildes, int, flags)
{
struct file *files[2];
int fd[2];
int error;
error = __do_pipe_flags(fd, files, flags);
if (!error) {
if (unlikely(copy_to_user(fildes, fd, sizeof(fd)))) {
......
error = -EFAULT;
} else {
fd_install(fd[0], files[0]);
fd_install(fd[1], files[1]);
}
}
return error;
}
在内核中,主要的逻辑在 pipe2 系统调用中。这里面要创建一个数组 files,用来存放管道的两端的打开文件,另一个数组 fd 存放管道的两端的文件描述符。如果调用 __do_pipe_flags 没有错误,那就调用 fd_install,将两个 fd 和两个 struct file 关联起来。这一点和打开一个文件的过程很像了。
我们来看 __do_pipe_flags。这里面调用了 create_pipe_files,然后生成了两个 fd。从这里可以看出,fd[0] 是用于读的,fd[1] 是用于写的。
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精选留言(7)

  • 海军上校
    管道代码是不是写错啦?pid=0应该是子进程 close fd1吧 我理解的

    作者回复: 不是的,留着fd1

    2019-07-29
    1
    1
  • 石维康
    在ext4_mknod函数里调用init_special_inode时传入的是上一步ext4_new_inode_start_handle返回的inode。为什么文中还会说"但是会调用 init_special_inode,创建一个内存中特殊的 inode"?
    在init_special_inode中也没有看到创建虚拟inode的地方?

    作者回复: 参数不是struct inode *inode

    2019-06-26
    1
  • 俩孩儿他爸
    strace -f -o file ./npipe 可以看到咱们父、子进程的整个执行过程。
    strace -f -o file1 ps -ef | grep systemd只可以看到ps -ef命令的execv,看不到grep命令的。
    2019-09-29
  • 俩孩儿他爸
    “当我们用文件的 open 函数打开这个管道设备文件的时候,会调用 pipefifo_fops 里面的方法创建 struc file”。应该vfs创建的struct file,并将文件inode指向的pipefifo_fops赋值给struct file的的f_ops的吧?
    2019-09-29
  • cuikt
    老师你好,我在shell中执行echo 'aaa' | > a.txt ,为什么a.txt文件被创建了,但是a.txt是空的呢?

    作者回复: 命令写的有问题,echo 'aaa'的输出,是后面的输入,而>的意思是输出导向a.txt,和输入没有关系呀

    2019-07-08
    1
  • Sharry
    - 匿名管道: 只能在管道创建进程及其后代之间通信
      - 通过 pipe 系统调用创建
      - **inode 由特殊的文件系统 pipefs 创建**
      - **inode 关联的 fos 为 pipefifo_fops**
    - 命名管道: 通过管道文件名, 可以在任意进程之间通信
      - 通过 mkfifo Glibc 库函数创建
        - 内部调用 mknodat 系统调用
      - **inode 由普通文件系统创建, 真实存在于磁盘中**
      - **inode 关联的 fos 与匿名管道一致, 为 pipefifo_fops**

    老师, 在阅读的过程中产生了一个疑问, 匿名管道创建 inode 使用到的文件系统 pipefs, 也是属于内存文件系统吗? 这个 inode 是否会写到磁盘上呢?

    作者回复: 不会到磁盘上,假的inode

    2019-06-27
  • 有铭
    管道更像是流处理,还是批处理?

    作者回复: 都不像吧

    2019-06-26
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