linux0.11init进程及shell原理分析

static char * argv_rc[] = { "/bin/sh", NULL };static char * envp_rc[] = { "HOME=/", NULL };static char * argv[] = { "-/bin/sh",NULL };static char * envp[] = { "HOME=/usr/root", NULL };void init(void){int pid,i;setup((void *) &drive_info);(void) open("/dev/tty0",O_RDWR,0);(void) dup(0);(void) dup(0);printf("%d buffers = %d bytes buffer space\n\r",NR_BUFFERS,NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE);printf("Free mem: %d bytes\n\r",memory_end-main_memory_start);//fork将创建一个子进程（pid=2），注意if括弧里面执行是子进程的内容。//首先子进程关闭句柄0，然后以只读方式打开/etc/rc文件，接着调用execve函数//将进程自身替换成/bin/sh程序，然后执行/bin/sh程序。//注意：argv_rc和envp_rc分是/bin/sh程序的参数和环境变量。//ps:关闭句柄0，打开/etc/rc文件的作用是把标准输入stdin重定向到/etc/rc文件中，//这样shell程序/bin/sh就可以运行rc文件中的命令。//由于这里的sh是非交互的（参数前面没有"-"符号），也就是说它只是作为一个命令程序来//运行/etc/rc文件，所以执行完rc文件中命令之后就会立刻退出，进程2也随之结束。if (!(pid=fork())) {close(0);if (open("/etc/rc",O_RDONLY,0))_exit(1);execve("/bin/sh",argv_rc,envp_rc);_exit(2);}if (pid>0)while (pid != wait(&i))/* nothing */;while (1) {if ((pid=fork())<0) {printf("Fork failed in init\r\n");continue;}if (!pid) {close(0);close(1);close(2);setsid();(void) open("/dev/tty0",O_RDWR,0);(void) dup(0);(void) dup(0);_exit(execve("/bin/sh",argv,envp));}while (1)if (pid == wait(&i))break;printf("\n\rchild %d died with code %04x\n\r",pid,i);sync();}_exit(0);/* NOTE! _exit, not exit() */}

可以看到linux0.11执行/bin/sh产生shell程序。现在linux版本的shell种类已经很多了，除了我们熟悉的 sh、ksh、csh、bash ... 外，还有各种 free 或商业版本如： RC、ES、EShell、psh、Zoidberg 等等。实际上Shell是一个命令解释器，它解释由用户输入的命令并且把它们送到内核。不仅如此，Shell有自己的编程语言用于对命令的编辑，它允许用户编写由shell命令组成的程序。Shell编程语言具有普通编程语言的很多特点，比如它也有循环结构和分支控制结构等，用这种编程语言编写的Shell程序与其他应用程序具有同样的效果。

在上面init进程中/etc/rc文件其实就是shell脚本，该脚本中的内如如下：

/etc/update &
echo "/dev/fd1  /" > /etc/mtab
echo "=== Ok. "

首先执行update程序，后面单一个& 符号（放在完整指令列的最后端）表示将该指令程序放入后台中工作，至于它了干了什么就不得而知了。然后执行两个echo命令，第一个输出重定向到/etc/mtab文件，第二个输出到终端界面上。

关于/bin/sh程序，这里再说几点，首先对于一个操作系统来说，我们要使用它必然要涉及到交互，shell就作为用户与内核进行交互的接口，也可以说shell就是系统的用户界面。而shell本身也是一个程序，只不过它比较特别，操作系统启动之后就一直在运行，等待用户输入，然后解释用户输入的参数，这里的参数大部分都是独立的命令程序名，比如mkdir，mkfs等，shell会将这种命令程序调入内存执行，因此这些命令程序都是shell的子程序，完成对应的功能之后就会退出（当然有些在后台程序运行），然后shell又会继续等待用户输入参数。

但是shell的有一个参数比较特殊，再回到上面init函数中，可以发现两个地方执行/bin/sh程序，但参数不一样，区别在于“/bin/sh”参数前面是否带"-"符号，注释中也说明了，不带"-"表示以非交互方式执行，也就是说带"-"表示以交互方式执行，什么意思呢？实际测试下。

首先去掉argv参数的“-”，运行linux0.11的情况如下图所示：

可以看到linux一样能运行，但是这样用起来似乎不对劲，可以发现命令提示符无法根据当前目录进行相应的显示，想知道当前目录必须要pwd一下，所以缺乏了与用户的交互。

按照这种说法，如果加上“-”符号就会像我们普通的shell操作一样了，不过我们还是再测试下。如下图所示：

确实是这样，命令提示符文字会随着当前目前的切换而自动修改。

关于shell的原理还有一个“鲜为人知”（网上看到有一个网友说用了几年shell都不知道这回事儿）的知识再提下：shell的内建(build-in)命令。

首先上面也说了shell是一个特殊的程序，作为内核的一个“壳”一直存在，解释用户输入的各种命令，这些命令大多是独立的程序，但是有一些命令就不是的了。比如cd命令，当你“which cd”时，将不会得到目录输出，那么既然“cd”不是独立的一个程序，那么它又是怎么回事呢？不买关子了，其实它是shell程序的一个内建命令，也就是说cd这个功能嵌在shell里面，在shell程序里面实现的。这种内建命令除了cd之外，还有很多，其中就有一个最常见的echo命令。如果你尝试也 which echo，你会发现有目录打印出来，然后会说，哦，这个不是的嘛。但是shell里面也有echo实现。为什么要这种内建命令，一个说法是为了提高效率，因为如果不是内建命令，就需要先fork出一个进程执行该命令，然后才执行命令内容，内建命令就不用fork，直接执行命令内容。