linux 0.11 内核学习 -- pipe.c
/*
* 该文件中的两个函数read_pipe和write_pipe是上层函数
* read和write的底层实现
*/
/*
* linux/fs/pipe.c
*
* (C) 1991 Linus Torvalds
*/
#include <signal.h>
#include <linux/sched.h>
// 内存管理头文件。含有页面大小定义和一些页面释放函数原型
#include <linux/mm.h> /* for get_free_page */
#include <asm/segment.h>
/* pipe类似于队列，向pipe的尾部写入数据，从pipe的头部读取数据 */
/* 管道读操作函数 */
/* 参数inode 是管道对应的i 节点，buf 是数据缓冲区指针，count 是读取的字节数 */
/*
* read_pipe()函数用于读取管道中的数据，如果管道中没有数据的话，
* 唤醒写管道进程，自己睡眠，如果读到数据，并把数据传到用户缓冲区，
* 当把管道中所有的数据都取走后，也要唤醒等待写管道的进程，并返回
* 已读数据字节数
*/
int read_pipe(struct m_inode * inode, char * buf, int count)
{
int chars, size, read = 0;
while (count>0)
{
// 若当前管道中没有数据(size=0)，则唤醒等待该节点的进程
while (!(size=PIPE_SIZE(*inode)))
{
wake_up(&inode->i_wait);
// 如果已没有写管道者
if (inode->i_count != 2) /* are there any writers? */
return read; // 返回已读字节数
// 否则在该i 节点上睡眠，等待信息
sleep_on(&inode->i_wait);
}
// 取管道尾到缓冲区末端的字节数chars
chars = PAGE_SIZE-PIPE_TAIL(*inode);
if (chars > count)
chars = count;
if (chars > size)
chars = size;
// 读字节计数减去此次可读的字节数chars，并累加已读字节数
count -= chars;
read += chars;
// 令size 指向管道尾部，调整当前管道尾指针（前移chars 字节）
size = PIPE_TAIL(*inode);
PIPE_TAIL(*inode) += chars;
PIPE_TAIL(*inode) &= (PAGE_SIZE-1);
// 将管道中的数据复制到用户缓冲区中
while (chars-->0)
put_fs_byte(((char *)inode->i_size)[size++],buf++);
}
// 唤醒等待该管道i 节点的进程
wake_up(&inode->i_wait);
// 返回读取的字节数
return read;
/*
* 函数read_pipe首先检查管道中是否含有数据，没有的话
* 唤醒等待进程。然后得到管道的尾指针，将尾指针位置向
* 前移动size个字节，最后将数据复制到用户程序区
*
* ------|----------------------------|--------
* tail | | head
* ------|----------------------------|--------
* /|\ /|\
* | |
* write the data get the data
*/
}
/* 想管道中写入数据，参数inode是管道对应的i节点，buf是数据缓冲区 */
/* count是写入管道的字节数 */
int write_pipe(struct m_inode * inode, char * buf, int count)
{
int chars, size, written = 0;
while (count>0)
{
// 若当前管道中没有已经满了(size=0)，则唤醒等待该节点的进程
while (!(size=(PAGE_SIZE-1)-PIPE_SIZE(*inode)))
{
wake_up(&inode->i_wait);
// 如果已没有读管道者
if (inode->i_count != 2) { /* no readers */
// 向进程发送SIGPIPE信号
current->signal |= (1<<(SIGPIPE-1));
// 并返回已写入的字节数并退出
return written?written:-1;
}
// 睡眠，等待管道腾出空间
sleep_on(&inode->i_wait);
}
// 取管道头部到缓冲区末端空间字节数chars。如果其大于还需要写入的字节数count，则令其等于
// count。如果chars 大于当前管道中空闲空间长度size，则令其等于size
chars = PAGE_SIZE-PIPE_HEAD(*inode);
if (chars > count)
chars = count;
if (chars > size)
chars = size;
// 写入字节计数减去此次可写入的字节数chars，并累加已写字节数到written
count -= chars;
written += chars;
// 令size 指向管道数据头部，调整当前管道数据头部指针
size = PIPE_HEAD(*inode);
PIPE_HEAD(*inode) += chars;
PIPE_HEAD(*inode) &= (PAGE_SIZE-1);
// 从用户缓冲区复制chars 个字节到管道中
while (chars-->0)
((char *)inode->i_size)[size++]=get_fs_byte(buf++);
}
// 唤醒等待该i 节点的进程，返回已写入的字节数，退出
wake_up(&inode->i_wait);
return written;
/*
* 该函数首先是得到管道的长度，如果管道已满的话，唤醒等待的进程
* 否则得到管道头，移动管道头指针，将数据从用户区写到管道中
*/
}
/* 创建管道系统调用函数，fileds[2]，fileds[0]用于读管道中数据，fileds[1] */
/* 用于向管道中写入数据，成功时返回0，出错时返回-1 */
int sys_pipe(unsigned long * fildes)
{
struct m_inode * inode;
struct file * f[2];
int fd[2];
int i,j;
// 从系统文件表中取两个空闲项（引用计数字段为0 的项），并分别设置引用计数为1
j=0;
for(i=0;j<2 && i<NR_FILE;i++)
if (!file_table[i].f_count)
(f[j++]=i+file_table)->f_count++;
// 如果只有一个空闲项，则释放该项(引用计数复位)
if (j==1)
f[0]->f_count=0;
// 如果没有找到两个空闲项，则返回-1
if (j<2)
return -1;
// 针对上面取得的两个文件结构项，分别分配一文件句柄，并使进程的文件结构指针分别指向这两个
// 文件结构
j=0;
for(i=0;j<2 && i<NR_OPEN;i++)
if (!current->filp[i])
{
current->filp[ fd[j]=i ] = f[j];
j++;
}
// 如果只有一个空闲文件句柄，则释放该句柄
if (j==1)
current->filp[fd[0]]=NULL;
// 如果没有找到两个空闲句柄，则释放上面获取的两个文件结构项（复位引用计数值）
if (j<2) {
f[0]->f_count=f[1]->f_count=0;
return -1;
}
// 申请管道i 节点，并为管道分配缓冲区（1 页内存）
if (!(inode=get_pipe_inode())) // 不成功 ?
{
// 相应释放两个文件句柄和文件结构项
current->filp[fd[0]] =
current->filp[fd[1]] = NULL;
f[0]->f_count = f[1]->f_count = 0;
return -1; // 返回值
}
// 初始化两个文件指针，将f[2]复制到fileds[2]中，将内核数据复制
// 到用户数据中
f[0]->f_inode = f[1]->f_inode = inode;
f[0]->f_pos = f[1]->f_pos = 0;
f[0]->f_mode = 1; /* read */
f[1]->f_mode = 2; /* write */
put_fs_long(fd[0],0+fildes);
put_fs_long(fd[1],1+fildes);
// 返回成功0
return 0;
/*
* 该函数实现的是系统调用。首先是查找全局的file_table来找到
* 两个空闲项，如果成功的话，设置当前进程的文件结构表项。申请
* i节点，将数据复制到结果中去
*/
}