linux內核中的dup系統調用
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dup系統調用的服務例程為sys_dup函數，定義在fs/fcntl.c中。sys_dup()的代碼也許稱得上是最簡單的之一了，但是就是這么一個簡單的系統調用，卻成就了linux系統最著名的一個特性：輸入/輸出重定向。sys_dup()的主要工作就是用來“復制”一個打開的文件號，并使兩個文件號都指向同一個文件，下面我們來分析一下它的代碼。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201611/319990.htm1.sys_dup源碼分析
[plain]view plaincopyprint?
- asmlinkagelongsys_dup(unsignedintfildes)//sys_dup函數的參數，即fildes，是文件描述符fd
- {
- intret=-EBADF;
- structfile*file=fget(fildes);//通過文件描述符找到對應的文件
- if(file)
- ret=dupfd(file,0);//分配一個新的文件描述符fd，并將fd和file聯系起來
- returnret;
- }
1.1fget(fildes)
[plain]view plaincopyprint?
- structfilefastcall*fget(unsignedintfd)
- {
- structfile*file;
- structfiles_struct*files=current->files;//獲得當前進程的打開文件表
- rcu_read_lock();
- file=fcheck_files(files,fd);//根據fd從打開文件表files里取出相應的file結構變量
- if(file){
- if(!rcuref_inc_lf(&file->f_count)){//增加引用
- /*Fileobjectrefcouldntbetaken*/
- rcu_read_unlock();
- returnNULL;
- }
- }
- rcu_read_unlock();
- returnfile;
- }
- staticinlinestructfile*fcheck_files(structfiles_struct*files,unsignedintfd)
- {
- structfile*file=NULL;
- structfdtable*fdt=files_fdtable(files);
- if(fd
max_fds) - file=rcu_dereference(fdt->fd[fd]);
- returnfile;
- }
1.2dupfd(file, 0)
[plain]view plaincopyprint?
- staticintdupfd(structfile*file,unsignedintstart)
- {
- structfiles_struct*files=current->files;
- structfdtable*fdt;
- intfd;
- spin_lock(&files->file_lock);
- fd=locate_fd(files,file,start);//分配文件描述符
- if(fd>=0){
- /*locate_fd()mayhaveexpandedfdtable,loadtheptr*/
- fdt=files_fdtable(files);//獲得文件描述符表
- FD_SET(fd,fdt->open_fds);//設置打開文件標記
- FD_CLR(fd,fdt->close_on_exec);
- spin_unlock(&files->file_lock);
- fd_install(fd,file);//建立fd和file的聯系，之后通過fd就可以找到file
- }else{
- spin_unlock(&files->file_lock);
- fput(file);
- }
- returnfd;
- }
2.內核初始化中的相關源碼分析
[plain]view plaincopyprint?
- staticintinit(void*unused)
- {
- ...
- if(sys_open((constchar__user*)"/dev/console",O_RDWR,0)<0)
- printk(KERN_WARNING"Warning:unabletoopenaninitialconsole.n");
- //打開控制臺，這樣init進程就擁有一個控制臺，并可以從中讀取輸入信息，也可以向其中寫入信息
- (void)sys_dup(0);//調用dup打開/dev/console文件描述符兩次，這樣控制太設備也可以供表述輸出和標準錯誤使用(文件描述符為1和2)
- (void)sys_dup(0);
- //假設sys_open((constchar__user*)"/dev/console",O_RDWR,0)成功執行，init進程就擁有3個文件描述符(標準輸入、標準輸出和標準錯誤)
- ...
- }
3.系統重定向
我們通過一個簡單的來講解重定向。
當我們在shell下輸入如下命令：“echo hello!”，這條命令要求shell進程執行一個可執行文件echo，參數為“hello!”。當shell接收到命令之后，先找到bin/echo，然后fork()出一個子進程讓他執行bin/echo，并將參數傳遞給它，而這個進程從shell繼承了三個標準文件，即標準輸入（stdin），標準輸出（stdout）和標準出錯信息（stderr），它們三個的文件號分別為0、1、2。而至于echo進程的工作很簡單，就是將參數“hello!”寫道標準輸出文件中去，通常都是我們的顯示器上。但是如果我們將命令改成“echo hello! > foo”，則在執行時輸出將會被重定向到磁盤文件foo中。我們假定在此之前該shell進程只有三個標準文件打開，文件號分別為0、1、2，以上命令行將按如下序列執行：
- (1) 打開或創建磁盤文件foo，如果foo中原來有內容，則清除原來內容，其文件號為3。
- (2) 通過dup()復制文件stdout，即將文件號1出的file結構指針復制到文件號4處，目的是將stdout的file指針暫時保存一下
- (3) 關閉stdout，即1號文件，但是由于4號文件對stdout也同時有個引用，所以stdout文件并未真正關閉，只是騰出1號文件號位置。
- (4) 通過dup()，復制3號文件（即磁盤文件foo），由于1號文件關閉，其位置空缺，故3號文件被復制到1號，即進程中原來指向stdout的指針指向了foo。
- (5) 通過系統調用fork()和exec()創建子進程并執行echo，子進程在執行echo前夕關閉3號和4號文件，只留下0、1、2三個文件，請注意，這時的1號文件已經不是stdout而是磁盤文件foo了。當echo想向stdout文件寫入“hello!”時自然就寫入到了foo中。
- (6) 回到shell后，關閉指向foo的1號與3號文件，再用dup()和close()將2號恢復至stdout，這樣shell就恢復了0、1、2三個標準輸入/輸出文件。
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