Dup2

前几章文件系统都是只读的。这一章实现 ext2 的写路径，让 echo hello > /tmp/a.txt && cat /tmp/a.txt 能正常工作，且重启后文件仍然存在。过程中还修了 fd 引用计数和 tty 字符设备两个问题。 ext2 磁盘结构回顾 块组 0: [超级块][组描述符][block bitmap][inode bitmap][inode table][数据块...] 关键字段： sb->s_free_inodes_count / gd->bg_free_inodes_count：空闲 inode 计数 sb->s_free_blocks_count / gd->bg_free_blocks_count：空闲 block 计数 gd->bg_inode_bitmap：inode bitmap 所在块号 gd->bg_block_bitmap：block bitmap 所在块号 gd->bg_inode_table：inode table 起始块号 inode 号从 1 开始；前 10 个是系统保留的（root=2，lost+found=11）。 alloc_inode / alloc_block alloc_inode uint32_t alloc_inode(void) { // 1. 读 inode bitmap 块 // 2. 找第一个为 0 的位（bit i → inode i+1） // 3. 置位，写回 bitmap // 4. 更新超级块和组描述符的 free_inodes_count // 5. 返回 inode 号（从 1 开始） } alloc_block uint32_t alloc_block(void) { // 1. 读 block bitmap 块 // 2. 找第一个为 0 的位，跳过 block 0（保留） // 3. 置位，写回 bitmap // 4. 更新超级块和组描述符的 free_blocks_count // 5. 清零新分配的块（避免垃圾数据） // 6. 返回块号 } 注意：block bitmap 的 bit 0 对应 block 0，必须跳过（block 0 不存在）。实际第一个可分配的块由文件系统布局决定（本项目中是 610）。 ...

上一章实现了文件描述符，进程可以用 open/read/close 访问 ext2 文件。但两个进程之间还没有办法通信。shell pipeline cmd1 | cmd2 的本质是：cmd1 的输出直接流进 cmd2 的输入，中间不落磁盘。 这一章实现 pipe 和 dup2，打通进程间通信的最小路径。 pipe 是什么 pipe 是内核里的一块环形字节缓冲区。系统调用 pipe(fds) 返回两个文件描述符： fds[0] = 读端 fds[1] = 写端 写进程 → fds[1] → [内核 ring buffer 256字节] → fds[0] → 读进程 和普通文件一样，管道也走 fd → VFS → 底层数据 这三层，只不过底层数据不是磁盘，而是内核里的 pipe_t。 dup2 是什么 dup2(oldfd, newfd) 让 newfd 指向和 oldfd 同一个内核文件描述符，如果 newfd 已经打开则先关掉它。 shell pipeline 的核心操作就是 dup2 + exec： // 子进程（cmd1），stdout → pipe 写端 dup2(fds[1], 1); close(fds[0]); close(fds[1]); exec("cmd1"); // cmd1 以为自己在写 stdout，实际写进了管道 // 父进程（cmd2），stdin → pipe 读端 dup2(fds[0], 0); close(fds[0]); close(fds[1]); // 关掉写端，否则 cmd2 永远等不到 EOF exec("cmd2"); pipe 的 EOF 语义 read 管道什么时候返回 0（EOF）？ ...