Como o terminal pode executar programas e mostrar sua saída? [fechadas]

Question

Eu estou lentamente criando um modelo mental de como o linux funciona, e eu tentei simplificar mais, meu modelo de como o linux funciona. Vamos supor que o kernel inicialize e inicie o único software que será executado: o terminal. Vamos supor que este terminal tenha a capacidade de aparecer na tela e renderizar algum texto, e também, é claro, obter entrada do teclado. Vamos supor também que eu digite o nome de um executável e saiba onde ele está na memória. Agora, como o terminal pode rodar esse programa? No meu modelo mental, eu penso sobre o seguinte:

O terminal é um programa, o que significa que ele pode fazer chamadas do sistema. Então, ele usa a chamada do sistema fork () e cria um novo processo no kernel. Então, de alguma forma, esse processo executa o código do meu programa. Agora, como ele printf () capaz de mostrar o texto no meu terminal ao vivo enquanto o programa é executado?

    

Answer 1

Seu entendimento é bastante preciso. O shell usa a chamada do sistema clone() para criar um novo processo. A página de manual descreve sua diferença em relação a fork() :

Unlike fork(2), clone() allows the child process to share parts of its execution context with the calling process, such as the memory space, the table of file descriptors, and the table of signal handlers. (Note that on this manual page, "calling process" normally corresponds to "parent process".

Em seguida, ele usa uma chamada do sistema execve() para substituir a imagem do processo filho atual por uma nova imagem do processo. Esta chamada de sistema é o que faz o processo executar o código do seu programa.

Quando um processo se bifurca, os descritores de arquivo do pai são copiados. Na página de manual fork(2) :

The child inherits copies of the parent's set of open file descriptors.
Each file descriptor in the child refers to the same open file description (see open(2)) as the corresponding file descriptor in the parent. This means that the two descriptors share open file status flags, current file offset, and signal-driven I/O attributes (see the description of F_SETOWN and F_SETSIG in fcntl(2)).

É por isso que o texto é exibido em seu terminal quando um programa grava no stdout. Você pode ver esse processo acontecer usando o programa strace no Linux. Aqui estão os principais trechos da execução de strace em um processo bash no Linux e na execução de /bin/echo foo dentro do shell.

21:32:20 clone(child_stack=0, flags=CLONE_CHILD_CLEARTID|CLONE_CHILD_SETTID|SIGCHLD, child_tidptr=0x7f3f419f19d0) = 32036
Process 32036 attached
[pid 32017] 21:32:20 wait4(-1,  <unfinished ...>
[pid 32036] 21:32:20 execve("/bin/echo", ["/bin/echo", "foo"], ["XDG_VTNR=8", "KDE_MULTIHEAD=false", "XDG_SESSION_ID=5512", "SSH_AGENT_PID=30259", "DM_CONTROL=/var/run/xdmctl", "TERM=xterm", "SHELL=/bin/bash", "XDM_MANAGED=method=classic", "XDG_SESSION_COOKIE=5c78dafb330601d94d7556bb52a6a2a6-1450467466.154128-547622992", "HISTSIZE=50000", "KONSOLE_DBUS_SERVICE=:1.160", "GTK2_RC_FILES=/etc/gtk-2.0/gtkrc:/home/jordan/.gtkrc-2.0:/home/jordan/.kde/share/config/gtkrc-2.0", "KONSOLE_PROFILE_NAME=Shell", "GTK_RC_FILES=/etc/gtk/gtkrc:/home/jordan/.gtkrc:/home/jordan/.kde/share/config/gtkrc", "GS_LIB=/home/jordan/.fonts", "WINDOWID=92274714", "SHELL_SESSION_ID=5b72a0038b0c4000a9299cae82f340a2", "KDE_FULL_SESSION=true", "USER=jordan", "SSH_AUTH_SOCK=/tmp/ssh-JEjo6RVmNhvR/agent.30205", "SESSION_MANAGER=local/tesla:@/tmp/.ICE-unix/30329,unix/tesla:/tmp/.ICE-unix/30329", "PATH=/home/jordan/.gem/ruby/1.9.1/bin:/home/jordan/.gem/ruby/1.9.1/bin:/home/jordan/bin:/home/jordan/local/packer:/home/jordan/local/bin:/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:/usr/local/games:/usr/games:/sbin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/jordan/.rvm/bin:/home/jordan/prog/go/bin:/home/jordan/.rvm/bin:/home/jordan/prog/go/bin", "DESKTOP_SESSION=kde-plasma", "PWD=/home/jordan/games", "WORKING=/home/jordan/prog/greenspan", "KONSOLE_DBUS_WINDOW=/Windows/1", "EDITOR=emacs -nw", "LANG=en_US.UTF-8", "KDE_SESSION_UID=1000", "PS1=\[\033[01;32m\]\u@\h\[\033[01;34m\] \w\[\033[1;31m\]$(__git_ps1)\[\033[01;34m\] \$\[\033[00m\] ", "KONSOLE_DBUS_SESSION=/Sessions/1", "SHLVL=2", "XDG_SEAT=seat0", "COLORFGBG=15;0", "HOME=/home/jordan", "LANGUAGE=", "KDE_SESSION_VERSION=4", "GOROOT=/home/jordan/local/go", "XCURSOR_THEME=oxy-zion", "LOGNAME=jordan", "DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS=unix:abstract=/tmp/dbus-onouV6Cc66,guid=bcdceeabe7aa00a28d55899f5674608a", "XDG_DATA_DIRS=/usr/share:/usr/share:/usr/local/share", "GOPATH=/home/jordan/prog/go", "PROMPT_COMMAND=history -a", "WINDOWPATH=8", "DISPLAY=:0", "XDG_RUNTIME_DIR=/run/user/1000", "PROFILEHOME=", "QT_PLUGIN_PATH=/home/jordan/.kde/lib/kde4/plugins/:/usr/lib/kde4/plugins/", "XDG_CURRENT_DESKTOP=KDE", "HISTTIMEFORMAT=%F %T: ", "_=/bin/echo"]) = 0
[pid 32036] 21:32:20 write(1, "foo\n", 4) = 4
[pid 32036] 21:32:20 exit_group(0)      = ?
[pid 32036] 21:32:20 +++ exited with 0 +++
21:32:20 <... wait4 resumed> [{WIFEXITED(s) && WEXITSTATUS(s) == 0}], WSTOPPED|WCONTINUED, NULL) = 32036