阻塞IO on 大飞的博客

从零写OS（三十四）：阻塞式管道与调度器的两个 Bug

Fri, 22 May 2026 05:00:00 +0000

上一章实现了阻塞式 TTY，这一章在同样的思路上让 pipe 的 read 也变成阻塞式，同时修复了调度器里隐藏的两个 Bug，让 fork + exec + wait4 的完整流程跑通。

问题：非阻塞 pipe read 的后果

ch33 之前，vfs_read 对 pipe 的实现是：

if (pipe_buf_empty(p)) return 0;   // 管道空 → 直接返回 0

对于 shell 管道命令，busybox sh 会：

fork 出子进程执行左侧命令，写 pipe
父进程（或另一子进程）读 pipe，处理右侧命令

如果读端在写端还没写入时就读到 0，shell 认为 EOF，管道提前关闭，命令输出丢失。

解决方案：sti/hlt 等待

与 ch33 阻塞式 TTY read 相同的思路：在内核态用 sti; hlt 轮询等待。

// pipe read：等待数据或写端关闭
while (pipe_buf_empty(p) && pipe_has_writer(p)) {
    __asm__ volatile("sti" ::: "memory");
    __asm__ volatile("hlt" ::: "memory");
    __asm__ volatile("cli" ::: "memory");
}
if (pipe_buf_empty(p)) return 0;   // 写端已关闭且无数据 → EOF

关键点：

从零写OS（三十三）：阻塞式 TTY —— read 不再忙等

Fri, 22 May 2026 04:00:00 +0000

上一章 busybox sh 成功显示了 / # 提示符，但 shell 拿不到任何输入——因为 tty_read 是忙轮询的，没有字符就直接返回 0，shell 以为收到 EOF，立刻退出。这一章实现真正的阻塞式 TTY，让 shell 能等待用户输入。

之前的问题

之前的 tty_read 大概是这样：

int tty_read(char *buf, int len) {
    // 轮询串口状态寄存器
    if (!(inb(0x3F8 + 5) & 1)) return 0;   // 没数据就返回 0
    *buf = inb(0x3F8);
    return 1;
}

这有两个问题：

没有输入时返回 0，上层程序（shell）以为是 EOF
如果上层在循环里调这个，CPU 100% 占用

正确做法：没有输入时挂起进程，等串口中断来了再唤醒。

串口中断（IRQ4）

COM1 对应 IRQ4，接在 PIC 主片的 IR4 引脚。要用串口中断，需要两步：

1. 在 PIC 上 unmask IRQ4：

// PIC 主片 IMR 寄存器：0 表示开放，1 表示屏蔽
uint8_t mask = inb(0x21);
mask &= ~(1 << 4);   // 清除 bit4，开放 IRQ4
outb(0x21, mask);

2. 开启串口的接收中断：