一个小小的 Shell 管道符，内部实现可真不简单！

管道命令咱们常常使用，将一个指令的输出导入另外一个指令的输入，也就是屁股对上嘴，这个原理连编程小学生都知道。可是若是要深刻问进去，一个指令的输出是如何导入到另外一个指令的输入，管道又起到什么角色，估计能回答这个问题的人不足 1%。下面咱们来深刻分析一下管道指令的实现原理，对于下面的这条指令，shell 到底干了些什么

$ cmd1 | cmd2
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首先我用下面这张图来描述最终形态，而后再一步一步来分解最终形态的造成过程

上图咱们看到了进程描述符表、管道、进程的父子关系。

fork 和 exec

shell 每次执行指令， 须要 fork 出一个子进程来执行，而后将子进程的镜像替换成目标指令，这又会用到 exec 函数。好比下面这条简单的指令

$ cmd
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exec 函数不会改变当前进程的进程号，不会改变进程之间的父子关系。能够将进程当作一个带壳的球体，exec 以后，外面的壳不会变，球里面的东西被彻底替换了。而输入输出文件描述符默认在壳上面，这意味着指令 cmd 的输入输出继承了 shell 进程的输入输出。

$ cmd1 | cmd2
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当指令里面包含一个管道符，意味着须要并行执行两个指令，这时候 shell 须要 fork 两次生成两个子进程，而后分别 exec 换成目标指令。

咱们注意到图里面还有一个 pipe，它就是负责父子进程通讯的管道。

pipe

管道用于父子进程的通讯，在 fork 以前建立 pipe，pipe将成为 fork 以后父子进程之间的纽带。pipe 函数会返回两个描述符（pipe_in, pipe_out），一个用于读，一个用于写。

dup2

下面咱们就须要调整图中描述符的尖头，将 cmd1 进程的 stdout 描述符指向管道写，将 cmd2 进程的 stdin 描述符指向管道读，这就须要神奇的 dup2(fd1, fd2) 函数，它的做用是将 fd1 描述符关联 fd2 指向的内核对象，以前 fd1 指向的内核对象引用计数减一，若是减到零就销毁。注意平时咱们调用 close 方法本质上只是递减引用计数，同一个内核对象是能够被多个进程共享的。当引用计数减到零时就会正式关闭。

下面咱们将 dup2 函数的规则应用一下，对两个进程分别调用 dup2 方法获得

而后再将不须要的描述符关闭掉，就获得了下面的终极图，完美！

若是是两个管道符三个命令以下，就会生成两个管道

$ cmd1 | cmd2 | cmd3
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若是任意一端的进程忽然挂掉了会发生什么？

假设 cmd1 先挂掉，管道写被动关闭，cmd2 在读取管道内容时会遭遇 EOF，而后正常结束。 假设 cmd2 先挂掉，管道读被动关闭，cmd1 继续写管道，这时候进程会收到一个 SIGPIPE 信号，默认动做是进程直接退出。

下一篇咱们将使用酷炫的代码来实现上面的整个过程，咱们不只要知道其中的原理，并且还须要经过亲手实验来了解其中更多的细枝末节。

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