Unix管道的确切知识是什么

我听说过道格拉斯·麦克罗伊（Douglas Mcllroy）如何提出这个概念以及肯·汤普森（Ken Thompson）如何在一夜之间实现这个故事。

据我了解，管道是一个系统调用，它在两个进程之间共享一块内存，一个进程在其中写入数据，其他进程从中读取数据。

作为不熟悉OS内部或概念的人，我想知道故事中的“天才”到底是什么？这是两个进程共享内存的想法吗？还是执行？或两者？

PS：我知道管道的用途或如何在外壳中使用它。问题是关于|

据我了解，管道是一个系统调用，它在两个进程之间共享一块内存，一个进程在其中写入数据，其他进程从中读取数据。

实际上，不涉及共享内存。读取器和写入器不共享其地址空间的任何部分，并且不使用任何显式同步。

读取和写入过程正在进行，read并且write系统调用与从文件中读取/写入文件时完全相同。这就是天才……创新：从应用程序程序员和用户的角度来看，（简单的）进程间通信和文件I / O可以以相同的方式处理的概念……。

管道设置完成后，操作系统（而不是应用程序代码或用户空间中的库）将负责缓冲和协调。透明地。

相比之下，在发明管道概念之前，如果需要进行“管道”处理，通常将有一个应用程序将输出写入文件，然后在完成后，运行第二个应用程序以从管道读取数据。文件。

另外，如果您想要一个真正的管道，则可以对两个应用程序进行编码，以建立一个（实际的）共享内存段，并使用信号量（或其他方式）来协调读取/写入。复杂...因此不经常执行。

我认为，“管道”概念的天才在于使用的简便性。

您无需进行任何系统调用，分配内存，也没有什么复杂的。在外壳程序中，您使用单个字符：|。通过将简单（或复杂）工具组合到给定任务中，可以赋予非凡的力量。

进行一些日常工作，例如整齐地对文本进行排序。您可能有一个列出整个名称的命令。（对于我的示例，我将使用一个包含一堆名称的文件，由listofrandomnames.com提供。）使用管道，您可以执行以下操作：

$ cat names.txt
Sally Weikel
Dana Penaflor
Christine Hook
Shaneka Flythe
Almeda Crook
Freddie Lindley
Hester Kersh
Wanda Ruse
Megan Mauzy
Samuel Mancha
Paris Phipps
Annika Accardo
Elena Nabors
Caroline Foti
Jude Nesby
Chase Gordy
Carmela Driggers
Marlin Ostendorf
Harrison Dauber
$ cat names.txt | awk '{print $2 ", " $1}' | sort | uniq | column -c 100
Accardo, Annika     Hook, Christine     Ostendorf, Marlin
Crook, Almeda       Kersh, Hester       Penaflor, Dana
Dauber, Harrison    Lindley, Freddie    Phipps, Paris
Driggers, Carmela   Mancha, Samuel      Ruse, Wanda
Flythe, Shaneka     Mauzy, Megan        Weikel, Sally
Foti, Caroline      Nabors, Elena
Gordy, Chase        Nesby, Jude

这只是一个例子。有成千上万。有关通过管道使使用起来非常简单的其他一些特定任务，请参见本页的 “ Unix哲学”部分。

要强调此答案，请参见演示文稿的幻灯片4至9 ，“为什么Zsh比您的Shell更酷”。

_{我知道上面的命令包括一个UUOC。我让它保持立场，因为它是生成文本的任意命令的占位符。}

因此，我尝试通过查找PDP-10 / TOPS-10手册对此进行了一些研究，以便弄清管道之前的技术水平。我发现了这一点，但TOPS-10很难用Google搜索。关于管道的发明，有一些很好的参考文献：对McIlroy的采访，关于UNIX的历史和影响。

您必须将其置于历史背景中。我们认为理所当然的现代工具和便利很少。

“一开始，汤普森甚至没有在PDP本身上编程，而是在GE-635机器上为GEMAP汇编器使用了一组宏。”（29）在GE 635上生成了纸带，然后在根据Ritchie的说法，直到PDP-7为止，“一个原始的Unix内核，一个编辑器，一个汇编器，一个简单的shell（命令解释器）和一些实用程序（例如Unix rm，cat，cp命令）就完成了。因此，该操作系统是自我支持的，无需编写纸带就可以编写和测试程序，并且继续在PDP-7本身上进行开发。”

PDP-7看起来像这样。请注意缺少交互式显示器或硬盘。“文件系统”将存储在磁带上。程序和数据的最大内存为64kB。

在这种环境下，程序员倾向于直接寻址硬件，例如通过发出命令来旋转磁带并一次直接从磁带接口读取字符来处理字符。UNIX为此提供了抽象，因此，它们不是将“从电传读取”和“从磁带读取”作为单独的接口，而是将它们合并为一个接口，并在管道中添加了“从其他程序的输出读取而不将临时副本存储在磁盘上”的重要信息。或胶带”。

这是麦克罗伊关于发明的grep。我认为在总结UNIX之前环境中所需的工作量方面做得很好。

“ Grep是为我发明的。我正在编写一个程序，通过语音合成器大声朗读文本。当我发明语音规则时，我会检查Webster词典中是否有可能失败的单词。例如，您如何处理有向图' ui”的发音有很多不同的方式：“ fruit”，“ guile”，“ guilty”，“ anguish”，“ intuit”，“ beguine”？我会将字典分解成适合ed有限缓冲和使用的片段一个全局命令来选择一个列表。我将通过对ed进行反复扫描来减少此列表，以查看每个建议规则的工作方式。”

“这个过程很繁琐，而且非常浪费，因为必须对字典进行拆分（一个人不能负担将拆分后的副本放在网上）。然后ed将每个部分复制到/ tmp中，对其进行两次扫描以完成g命令，最终把它扔掉，这也需要时间。”

“有一个下午，我问肯·汤普森（Ken Thompson）是否可以将正则表达式识别器从编辑器中取出，并制作一个单程程序来执行此操作。他说是的。第二天早上，我在邮件中发现了一个便条，宣布了一个名为grep的程序。就像一个咒语一样。当被问到这个好笑的名字是什么意思时，肯说它很明显。它代表了模拟的编辑器命令g / re / p（全局正则表达式打印）。”

将第一部分与cat names.txt | awk '{print $2 ", " $1}' | sort | uniq | column -c 100示例进行比较。如果您的选择是“构建命令行”而不是“在汇编器中专门为此目的编写程序”，那么值得构建命令行。即使需要花费几个小时阅读（纸张）手册也可以。然后，您可以将其写下来以备将来参考。

Pipes的天才在于它结合了三个重要的思想。

首先，管道是“协例程”的实际实现，这是康威（Conway）在1958年创造的一个术语，它很有希望，但在管道之前几乎没有实际使用。

其次，通过用shell语言实现管道，Thompson等人发明了第一种真正的“胶水语言”。

这两点允许可重用​​的软件组件以低级的，优化的语言有效地开发，然后粘合在一起以形成更大，更复杂的功能。他们称此为“大型编程”。

第三，使用与用于文件访问的系统调用相同的系统调用来实现管道，从而允许使用通用接口编写程序。这就为软件问题提供了真正通用的解决方案，该解决方案可以交互使用，可以使用文件中的数据，也可以作为大型软件系统的一部分使用，而无需对软件组件进行任何更改。无需编译，无需配置，只需执行几个简单的shell命令即可。

如果您希望了解学习过程，那么UNIX软件今天和40年前一样有用。我们不断地重新发明他们已经知道的东西，并为其建立解决方案。关键的突破是简单的Pipe。此后唯一真正的创新是80年代的互联网创建。戏剧性地，UNIX通过创建单独的API来破坏其实现。我们仍然要承受后果...哦，是的，在80年代后期，视频显示器和鼠标变得流行起来。但这是针对WIMP的。