publicstaticvoidmain(String[] args)throws IOException, InterruptedException { System.out.println("enter main....");// 启动定时任务 startJobSchedule(); System.out.println("before system in read...."); System.in.read(); System.out.println("after system in read....");}我瞄了一眼，觉得不可能，代码肯定会阻塞在 System.in.read()，然后说如果输出了 "after system in read...."，我直播吃鞋。结果一试，确实 System.in.read(); 退出了，执行了后续的语句，马上鞋就端上来，嗯，真香。

进程与文件描述符 fd 的关系/dev/null 文件的来龙去脉，读取写入的内核源码分析重定向本质管道概念初探进程与文件描述符 fd

$ ls -l /proc/1/fdtotal 0lrwx------ 1 root root 64 4月 3 17:13 0 -> /dev/nulll-wx------ 1 root root 64 4月 3 17:13 1 -> pipe:[31508]l-wx------ 1 root root 64 4月 3 17:13 2 -> pipe:[31509]l-wx------ 1 root root 64 4月 3 17:13 3 -> /app/logs/gc.loglr-x------ 1 root root 64 4月 3 17:13 4 -> /jdk8/jre/lib/rt.jarlr-x------ 1 root root 64 4月 3 17:13 5 -> /app/system-in-read-1.0-SNAPSHOT.jar可以看到为 0 的 fd 指向了 /dev/null。接下来看看 /dev/null 相关的知识。

/dev/null 文件

$ stat /dev/null File: ‘/dev/null’ Size: 0 Blocks: 0 IO Block: 4096 character special fileDevice: 5h/5d Inode: 6069 Links: 1 Device type: 1,3Access: (0666/crw-rw-rw-) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)Context: system_u:object_r:null_device_t:s0Access: 2020-03-27 19:27:37.857000000 +0800Modify: 2020-03-27 19:27:37.857000000 +0800Change: 2020-03-27 19:27:37.857000000 +0800$ who -b system boot 2020-03-27 19:27可以看到 /dev/null 文件的大小为 0，创建、修改时间都与内核系统启动时间一致。它并不是一个磁盘文件，而是存在于内存中类型为 “character device file” 的文件。

$ strace tail -f /dev/nullopen("/dev/null", O_RDONLY) = 3read(3, "", 8192) = 0inotify_init() = 4inotify_add_watch(4, "/dev/null", IN_MODIFY|IN_ATTRIB|IN_DELETE_SELF|IN_MOVE_SELF) = 1read(4,可以看到 tail -f 在执行过程中读取 /dev/null 的 read 调用返回了 0，表明它读取遇到了 EOF，随后 tail 使用 inotify_init 系统调用创建了一个 inotify 实例，这个实例监听了 /dev/null 文件的 IN_MODIFY、IN_ATTRIB、IN_DELETE_SELF、IN_DELETE_SELF 事件。这四个事件的含义如下。

static ssize_t write_null(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){ return count;}可以看到往 /dev/null 写入数据，内核没有做任何处理，只是返回了传入的 count 值。

static ssize_t read_null(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){ return 0;}可以看到，读取 /dev/null 会立即返回 0，表示 EOF。

文件描述符与重定向

public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { System.out.println("enter main...."); byte[] buf = new byte[16]; System.out.println("before system in read...."); int length = System.in.read(); System.out.println("len: " + length + "\t" + new String(buf)); TimeUnit.DAYS.sleep(1);}打包运行，输出结果如下。

$ java -jar system-in-read-1.0-SNAPSHOT.jar < /dev/nullenter main....before system in read....len: -1可以看到出现了与线上 docker 环境一样的现象，System.in.read() 没有阻塞，返回了 -1。

$ ls -l /proc/482/fdlr-x------. 1 ya ya 64 4月 3 20:00 0 -> /dev/nulllrwx------. 1 ya ya 64 4月 3 20:00 1 -> /dev/pts/6lrwx------. 1 ya ya 64 4月 3 20:00 2 -> /dev/pts/6lr-x------. 1 ya ya 64 4月 3 20:00 3 -> /usr/local/jdk/jre/lib/rt.jarlr-x------. 1 ya ya 64 4月 3 20:00 4 -> /home/ya/system-in-read-1.0-SNAPSHOT.jar可以看到此时的标准输入已经被替换为了 /dev/null，System.in.read() 调用时读取标准输入会先来查这个文件描述符列表，看 0 号描述符指向的是哪条数据流，再从这个数据流里读取数据。

java -jar system-in-read-1.0-SNAPSHOT.jar </dev/null > stdout.out 2> stderr.out$ ls -l /proc/2629/fdlr-x------. 1 ya ya 64 4月 3 20:35 0 -> /dev/nulll-wx------. 1 ya ya 64 4月 3 20:35 1 -> /home/ya/stdout.outl-wx------. 1 ya ya 64 4月 3 20:35 2 -> /home/ya/stderr.out可以看到这次 fd 为 0、1、2 的文件描述符都被替换了。

cat foo.txt > output.txt 2>&1接下来继续看文件描述符与管道相关的概念。

管道

nc -l 9090 | grep "hello" | wc -l运行上面的命令，实际上的执行过程如下

PID TTY STAT TIME COMMAND23714 ? Ss 0:00 \_ sshd: ya [priv]23717 ? S 0:00 | \_ sshd: ya@pts/523718 pts/5 Ss 0:00 | \_ -zsh 4812 pts/5 S+ 0:00 | \_ nc -l 9090 4813 pts/5 S+ 0:00 | \_ grep --color=auto --exclude-dir=.bzr --exclude-dir=CVS --exc 4814 pts/5 S+ 0:00 | \_ wc -l查看 nc 和 grep 两个进程的文件描述符列表如下。

$ ls -l /proc/pid_of_nc/fdlrwx------. 1 ya ya 64 4月 3 21:22 0 -> /dev/pts/5l-wx------. 1 ya ya 64 4月 3 21:22 1 -> pipe:[3852257]lrwx------. 1 ya ya 64 4月 3 21:17 2 -> /dev/pts/5$ ls -l /proc/pid_of_grep/fdlr-x------. 1 ya ya 64 4月 3 21:22 0 -> pipe:[3852257]l-wx------. 1 ya ya 64 4月 3 21:22 1 -> pipe:[3852259]lrwx------. 1 ya ya 64 4月 3 21:17 2 -> /dev/pts/5$ ls -l /proc/pid_of_wc/fdlr-x------. 1 ya ya 64 4月 3 21:22 0 -> pipe:[3852259]lrwx------. 1 ya ya 64 4月 3 21:22 1 -> /dev/pts/5lrwx------. 1 ya ya 64 4月 3 21:17 2 -> /dev/pts/5关系如下图所示。

int fd[2];if (pipe(fd) < 0) { printf("%s\n", "pipe error"); exit(1);}pipe 函数创建了一个管道，同时返回了两个文件描述符，fd[0] 用来从管道读数据，fd[1] 用来向管道写数据，接下来我们来看一段代码，看下父子进程如何通过管道来进行通信。

#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define BUF_SIZE 20int main() { int fd[2]; if (pipe(fd) < 0) { printf("%s\n", "pipe error"); exit(1); } int pid; if ((pid = fork()) < 0) { printf("%s\n", "fork error"); exit(1); } // child process if (pid == 0) { close(fd[0]); // 关闭子进程的读 while (1) { int n = write(fd[1], "hello from child\n", 18); if (n < 0) { printf("write eof\n"); exit(1); } sleep(1); } } char buf[BUF_SIZE]; // parent process if (pid > 0) { close(fd[1]); // 关闭父进程的写 while (1) { int n = read(fd[0], buf, BUF_SIZE); if (n <= 0) { printf("read error\n"); exit(1); } printf("read from parent: %s", buf); sleep(1); } } return 0;}执行上面的代码，就可以看到从子进程写入的字符串，在父进程中可以读取并显示在终端中了。

$ ./pipe_testread from parent: hello from childread from parent: hello from childread from parent: hello from childread from parent: hello from childread from parent: hello from childdocker 与 stdin

$ docker exec -it 5fe22fbffe81 ls -l /proc/1/fdtotal 0lrwx------ 1 root root 64 4月 5 23:20 0 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 4月 5 23:20 1 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 4月 5 23:20 2 -> /dev/pts/0java 进程也阻塞在了 System.in.read() 调用上。

小结