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进程间通信与IO重定向

让不同进程之间可以通信，组合一起运行。

一个进程的输出作为另一个进程的输入。

基于父子进程之间的通信机制 管道。

键盘和屏幕是标准输入输出。管道是特殊的输入输出。

把这三种输入输出都统一在文件这个抽象中。

扩展进程中的文件的概念，不仅是磁盘上的数据，还有外设、管道等物理和虚拟资源

进程如何知道要通信了？ -> 通知机制，信号量

IO重定向是啥？ -> 允许用户把输出发送到控制台之外的地方

大概过程：某个app执行之前，dad对son的某个fd进行替换。比如输出，dad创建son之前打开一个文件A，fork子进程，子进程把stdout的fd关闭，再复制A的fd到stdout的位置，再关闭A的fd。这样stdout实际上就指向A了。

一切皆是文件

把IO资源按文件来管理：

• 键盘：输入，可以从键盘这个文件中读出一系列字节序列
• 屏幕设别：输出，可以写入
• 串口设备：可读可写。比如qemu模拟的串口设备，可以通过特定的命令行进行输入输出。

对于标准输入输出实现file trait。

当进程创建，默认打开0stdin，1stdout，2stderror。所以此时fd table 0-2已经被占用了。

至此，对文件的读写的系统调用sys_read,sys_write可以直接对stdio进行操作。

管道

用来把不同进程的输入输出对接起来。有读写两端。对应不同的文件描述符。队头0读，队尾1写。

是一个有一定缓冲区大小的字节队列。

读写两端都被关闭后，需要调用close回收资源。

在程序中，单个管道，必须保证一读一写。双向通信，必须创建两个管道。

sys_pipe：为当前进程，开一个管道（是两个Pipe，一个Pipe是一个端），实际上先把pipe文件放到描述符表，再把读和写的fd按顺序填入输入参数中。管道Pipe本身是个缓冲区加上可读可写的控制，这个缓冲区是个数组，有头尾的索引变量，所以可以循环使用。

tips：还有一个write end，保存写端的一个弱引用计数，可以用来确认写端是不是都关闭了。过程：写端的pipefile里面有一个指向自己的weak引用，而进程的描述符表中放的是arc引用，当进程使用close把arc引用都释放了以后，weak无法升级成强引用，所以可以用weak升级失败来判断此时还有没有进程要用这个pipe，如果没有，等数据都被读取完了就可以释放资源了。

整个过程：分配一个缓冲区，分别包装成写端/读端的pipe file，放到fd table中。然后还要把对应的fd（索引）返回，相当于还执行了一个open操作，返回了fd。

信号

进程间通信，收到特定事件时应该及时响应工作。信号是一种软中断。发出信号的时候会指定pid，即需要谁来响应（与谁通信）

发送方：进程/内核

接收方：进程

• 忽略
• 捕获 sigaction系统调用
• 终止

收到信号，需要在用户态进行处理，但此时已经属于另一个控制流而不是app原来的任务，解决完信号需要恢复之前trapcx再回到用户态。

处理SignalAction的包装

• handler：处理入口地址
• mask：处理过程中屏蔽哪些signal

处理信号保证三个条件：

1. 接收到了这个信号
2. 没有被全局屏蔽
3. 没有被当前正在处理的信号屏蔽