s081 1 作業系統原理

實驗1需要我們呼叫unix作業系統保持出的介面，因此首先需要了解unix作業系統有關的知識。

int pid = fork();
if(pid > 0) else if(pid == 0) else

在下面的例子中，輸出是：

也可能出現另外的情況，具體取決於父程序還是子程序首先進入其printf呼叫。

char *ar**[3];
ar**[0] = "echo";
ar**[1] = "hello";
ar**[2] = 0;
exec("/bin/echo", ar**);
printf("exec error\en");

該片段將呼叫程式以程式/ bin / echo的例項替換，引數列表為echo hello。大多數程式會忽略第乙個引數，這通常是程式的名稱

* 檔案描述符是乙個小的整數，表示程序可以從中讀取或寫入的核心管理的物件。程序可以通過開啟檔案，目錄或裝置，或通過建立管道，或通過複製現有描述符來獲取檔案描述符。為簡單起見，我們通常將檔案描述符所指的物件稱為「檔案」；檔案描述符介面抽象了檔案，管道和裝置之間的差異，使它們看起來都像位元組流。

* 在內部，xv6核心使用檔案描述符作為每個程序表的索引，因此每個程序都有乙個從零開始的檔案描述符專用空間。按照慣例，程序從檔案描述符0（標準輸入）讀取，將輸出寫入檔案描述符1（標準輸出），並將錯誤訊息寫入檔案描述符2（標準錯誤）。就像我們將看到的那樣，shell利用約定來實現i / o重定向(redirection)和管道(pipelines)。 shell確保始終開啟三個檔案描述符（user / sh.c：151），預設情況下，這三個檔案描述符是控制台(console)的檔案描述符。

char buf[512];
int n;
for(;;)
if(write(1, buf, n) != n)
}

在**片段中要注意的重要一點是cat不知道它是從檔案，控制台還是管道中讀取。 同樣，cat不知道它是要列印到控制台，檔案還是其他地方。 使用檔案描述符以及檔案描述符0是標準輸入和輸出檔案描述符是標準輸出的約定可以實現cat的簡單實現。close系統呼叫將釋放檔案描述符，以供將來的open，pipe或dup系統呼叫重用。 新分配的檔案描述符始終是當前程序中編號最小的未使用的描述符。

檔案描述符和fork互動使i/o重定向易於實現。fork會複製父檔案的檔案描述符表及其記憶體，以便子檔案與父檔案開啟完全相同的檔案。 exec系統呼叫替換了呼叫程序的記憶體，但保留了其檔案表。此行為允許shell通過分叉，重新開啟選定的檔案描述符，然後exec新程式來實現i / o重定向。這是shell為cat mknod在檔案系統中建立乙個檔案，但是該檔案沒有內容。但是，檔案的元資料會將其標記為裝置檔案，並記錄主裝置號和次裝置號（mknod的兩個引數），它們唯一地標識核心裝置。當以後有乙個程序開啟檔案時，核心會將read和write系統呼叫轉換到核心裝置的讀寫實現，而不是將它們轉換到檔案系統。

fstat系統呼叫得到有關檔案描述符引用的物件的資訊。此物件資訊返回結構體stat，定義在

stat.h (kernel/stat.h)：

#define t_dir 1 // directory
#define t_file 2 // file
#define t_device 3 // device
struct stat ;

檔名與檔案不同；同乙個檔案（稱為inode）可以具有多個名稱（稱為links）。

link系統呼叫將建立另乙個檔名稱，該名稱引用與現有檔案相同的inode。下面的程式片段建立了乙個名為a又為b的新檔案。

open("a", o_create|o_wronly);
link("a", "b");

讀取,寫入a與讀取,寫入到b相同。每個inode由唯一的inode編號標識。在上面的**片段之後，可以通過檢查fstat的結果確定a和b是否引用相同的檔案：兩者將返回相同的inode編號（ino），並且nlink將變為2。

unlink系統呼叫從檔案系統中刪除乙個名稱。僅當檔案的link計數為零且沒有檔案描述符引用該檔案時，才會將inode和其所在的磁碟空間清除。

因此當執行了

unlink("a");

之後，使用名稱b任然能夠訪問檔案。

下面的程式片段是一種慣用的方式建立乙個臨時inode。

fd = open("/tmp/xyz", o_create|o_rdwr);
unlink("/tmp/xyz");

unix結合了檔案描述符，管道和方便的shell語法以對其進行操作，這是編寫通用可復用程式的重大進步。這是unix的強大功能和廣泛使用的原因，外殼程式是第一種所謂的「指令碼語言」。unixit系統呼叫介面在bsd,linux,和mac osx 上廣泛使用。

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