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Linux

Linuxは、Unixをベースにして開発されたオペレーティングシステムです。日本では「リナックス」と呼ばれています。 主にWebサーバやDNSサーバ、イントラネットなどのサーバ用OSとして利用されています。 上位500のスーパーコンピュータの90%以上はLinuxを使用しています。 携帯端末用のプラットフォームAndroidは、Linuxカーネル上に構築されています。

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linux プロセス ファイル 標準入出力 関連の用語理解確認を...

akiyama3284pga
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Linux

Linuxは、Unixをベースにして開発されたオペレーティングシステムです。日本では「リナックス」と呼ばれています。 主にWebサーバやDNSサーバ、イントラネットなどのサーバ用OSとして利用されています。 上位500のスーパーコンピュータの90%以上はLinuxを使用しています。 携帯端末用のプラットフォームAndroidは、Linuxカーネル上に構築されています。

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投稿2022/01/20 02:08

編集2022/01/23 15:49

linuxにおけるeverythig-is-fileという概念を理解するべく、暫く知識を蓄えておりましたが、
抽象的な部分が多く理解できているのか全く自身がございませんので、自分の認識があっているのか
確認して頂ければ助かります。文脈がばらばらで申し訳ございません。


Linuxでは全てをファイルとして扱うという仕様があり、それを理解することが
Linuxを深く理解する上で重要なこと。
ファイルはかなりフワフワとした概念で、
・デバイスファイルという特殊ファイル
・各プロセス
などもファイルに該当する。

(追記)本文は、WSL1環境でのものであり、純粋に起動したLinux環境のGUI端末ではデバイスファイルは、/dev/pts/1... のようになる。

・デバイスファイル(スペシャルファイル)について
デバイスファイルというのは、仮想的(ソフトウェア)に入力と出力を実現させる機構を備えたプラットフォームのようなもので、
キーボードを標準入力、ターミナル画面を標準出力という構造の中身を気にしなくていいようにしてくれている。
なので、Bashシェルなどで入力と出力が抽象化された形で行える。

上のデバイスファイルはいつ作られるのかと言うと、Bashシェルが起動した際、その起動したものに1:1で特定できるように作成され、
/dev/以下にtty1, tty2...のように配置される。
(修正)正確には起動前に作られる。
これのおかげで複数のBashを立ち上げてもそれぞれのターミナルでそれぞれの標準入・出力が行われ、被ることはない。

意図的に echo 'aaa' > /dev/tty1(他のターミナルのデバイスファイル)という風にして標準出力先を変更(リダイレクト)させることは可能
これは、echo 'aaa' > my.txt としているのと原理的に何ら変わりはない。(SSH接続時も同様)
つまり、ファイルさえ手元にあれば(sshの場合は許可が当然必要)どこで起動しているターミナルであれ、そこのファイル(デバイスファイル)に
リダイレクトさせることができる。

某サイト様ではデバイスファイルのことを画面ファイルと表現されており、これは個人としてはしっくりきた。

・プロセスについて
上の文でもプロセスは非常に関係している。
linuxにおいては全て(コマンド、ファイル実行...)はプロセス単位毎に管理される。
psコマンドで確認可能

プロセスには親プロセスと子プロセスというものがあり、大元最上位に来る親がubuntuではinit(=systemd)
なので、bashを立ち上げるとそのタイミングではinit...__bashという形となっている。
(追記)init...としているのは、実際にはsystemdとbashの間にはまだ多くのプロセスが介在しているから。
そして、bashで起動したコマンドなどはそのbashプロセスの子プロセスとなる。

全てのプロセスがどれかのbash(デバイスファイル=tty)に紐づいているという訳ではなく、
例えばsystemdは必要なものや作成してenableしたサービスのプロセスを立ち上げるているので、この段階でも他にいくつかのttyに紐づかないプロセスが立ち上がっている。

pythonプログラムもプロセスとして起動するので、仮にそのプログラム内でsubprocess.Popen('ls')としていた場合、
init...bash__python[ls] という形となる。

当然、別のbashで同じプログラムを起動した場合はそのbashのプロセスが親となり、その子プロセスとしてpythonプログラムが動く。(両者initという共通の親プロセス)

(追記)なぜ、あるシェルで実行したコマンドの出力がそのシェルの標準出力と同じところ(画面)に出るかというと、親プロセスのfdの状態を子プロセスは受け継ぐため。
つまり、親の標準出力(入力、エラー、その他3以上のも同様)などのfdと同じファイル(やデバイスファイル)を向く。

・デバイスファイルとプロセスとfdと標準入出力、標準エラー出力の関係について
全てのプロセスには、必ずfd:0, fd:1, fd2が自動でセットされる。
当然、個々のbashプロセスにも、lsコマンドにも、pythonスクリプトにも...
なので、bashプロセスでlsと打つことができる(標準入力)し、もし仮にlsが何らかの入力を求めるものだったとしたら、そのlsプロセスにも標準入力することができるし、
その結果が画面ファイル(デバイスファイル)へと表示される(標準出力)。


大体このような認識でeverything_is_file という概念を大まかに理解したつもりではいるのですが、
抽象化された概念や解説が多く、全く自信がございません。
ご指摘や修正など賜れましたら幸甚でございます。
よろしくお願いいたします。<(_ _)>

以下追記のみ....

参考になりました。
この2記事でほぼ自分の疑問や間違いなど訂正されました。
https://qiita.com/angel_p_57/items/1faafa275525469788b4
https://qiita.com/angel_p_57/items/03582181e9f7a69f8168#%E3%82%AD%E3%83%BC%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%89%E3%81%A8%E7%94%BB%E9%9D%A2%E3%81%A3%E3%81%A6

☑シェル、デバイスファイルへの理解
シェルは画面ではない。対応する動作をカーネルに指示する実態は目に見えないもの。
この事実をしっかり理解していればスムーズに理解が及んでいたように思える。

シェル自身では入力や出力を用意できないから、それをosの仮想コンソールドライバが用意
している。
このドライバが画面であり、入力も受け持つ。

コンソールは初期として複数用意されている。
その際に、各osの仮想コンソールドライバとコンソールを紐づける管理情報としてデバイスファイル
があり、中身は単にその管理情報があるのみ。

仮想コンソールドライバ1 <=> /dev/tty1
仮想コンソールドライバ2 <=> /dev/tty2 ...
この時、当然いくつこのセットができようと各セットが紐づくシェルは一つ。

たったこれだけの基礎を頭に入れるだけで、他のことが応用として理解がすぐに及んだ。

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otn

2022/01/20 04:30

/dev/tty/1 などは普通無いですが、/dev/pty/1 との混同でしょうか?
akiyama3284pga

2022/01/20 04:44

お世話になっております。 失礼いたしました。 /dev/tty1 と書かなくてはいけないところを全て /dev/tty/1 のように記述してしまっておりました。 修正いたしました。

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