linux终端输入ls会计算机会经过哪些步骤?
- 输入命令
- Shell 解析
- 查找可执行文件
- 创建子进程
- 执行命令
- 等待子进程完成
- 子进程执行命令
- 退出子进程
- Shell 获取子进程状态
- 总结
在 Linux 终端输入一个命令(例如
ls
)后,操作系统会经历一系列的步骤来处理这个命令。这个过程涉及多个系统调用,以下是详细的处理过程:
输入命令
用户在终端中输入一个命令,比如ls
,并按下回车键。
Shell 解析
终端运行一个 shell(如 bash),shell 读取用户输入并解析命令行。这一步通常通过读取标准输入(stdin)来实现。
查找可执行文件
Shell 解析命令后,会查找对应的可执行文件。这涉及以下几个步骤和系统调用:
-
读取环境变量 PATH:
- 系统调用:
getenv("PATH")
- Shell 通过获取环境变量
PATH
来查找命令所在的目录。
- 系统调用:
-
查找可执行文件:
- 系统调用:
access(path, X_OK)
- Shell 会遍历
PATH
中的每个目录,使用access
系统调用检查是否存在具有执行权限的命令文件。
- 系统调用:
创建子进程
找到可执行文件后,shell 会创建一个子进程来执行命令。涉及的系统调用如下:
- 创建子进程:
- 系统调用:
fork()
fork
创建一个子进程,子进程是父进程的副本。
- 系统调用:
执行命令
在子进程中,shell 使用 exec
系列系统调用之一来替换当前进程的内存空间,使其运行新程序。
- 执行命令:
- 系统调用:
execve(path, argv, envp)
execve
系统调用用找到的可执行文件替换当前进程的镜像。参数argv
是传递给程序的参数列表,envp
是环境变量列表。
- 系统调用:
等待子进程完成
父进程(shell)等待子进程完成执行。这涉及到以下系统调用:
- 等待子进程:
- 系统调用:
waitpid(pid, &status, 0)
waitpid
系统调用使父进程等待子进程完成,并获取其退出状态。
- 系统调用:
子进程执行命令
子进程执行命令,如 ls
,会经历以下步骤:
-
打开目录:
- 系统调用:
opendir()
- 打开当前目录以读取文件和目录列表。
- 系统调用:
-
读取目录内容:
- 系统调用:
readdir()
- 逐个读取目录中的条目。
- 系统调用:
-
获取文件信息:
- 系统调用:
stat()
- 获取每个文件或目录的状态信息(如权限、大小等)。
- 系统调用:
-
输出结果:
- 系统调用:
write()
- 将结果写入标准输出(stdout),通常是终端。
- 系统调用:
退出子进程
命令执行完毕后,子进程会退出并返回状态码。
- 退出进程:
- 系统调用:
exit(status)
- 子进程调用
exit
系统调用退出,并返回状态码给父进程。
- 系统调用:
Shell 获取子进程状态
父进程(shell)通过 waitpid
获取子进程的状态,并在需要时处理返回结果或错误。
总结
在终端输入命令并执行的整个过程中,操作系统涉及到多个系统调用,包括但不限于 getenv
、access
、fork
、execve
、waitpid
、opendir
、readdir
、stat
和 write
。这些系统调用共同完成了从命令解析、进程创建、命令执行到进程退出的全过程。