分形视角观察Linux世界一切皆文件的设计哲学

一切皆文件

我们知道在Linux的世界里，一切皆文件。

而在前面的博客也说过，Linux世界里对文件进行读写、或进行输入/输出，很好地模拟了图灵机模型，所以，它的描述能力是非常强的！

图例

常见文件

一切皆分形

在编程的世界里，有很多设计思想，如果从分形的角度来看，它们都可以将它们所形成的体系，看成分形系统。

在分形系统的世界，充满着自相似。例如，剪取树的任一部分，都与其它部分相似，自身也是一颗树！

文件分形

一切皆文件

注：以Linux为代表

过程分形

一切皆过程

注：以C为代表

对象分形

一切皆对象

注：以C++\JAVA为代表

函数分形

一切皆函数

注：以函数编程为代表

递归分形

一切皆递归

注：以递归编程为代表

如果以某一种设计思想，一以贯之进行搭建，抽象来看，就是一个完美的分形 😃

系统设计工具

流程图
状态图
序列图
泳道图

每种UML图例适合描述的设计思想是非常不同的，也可以看出来它们之间的本质不同，并不可混淆使用

观察进程树、文件链分形

工具链

ps
pstree
lsof

观察

用pstree -sp [$pid]命令，可以观察Linux世界形成的进程树分形。

在Linux世界中，存在特别的0号进程和1号进程，以及2号进程，它们形成了各自进程树的基座。

1号进程为所有业务进程的根
2号进程为所有内核进程的根

以SSH用户登录终端为对象进行具体观察，就可以明显发现这颗进程树！

# 查找0号、1号、2号进程
ps -ef | grep -E '^root\s+[1-9]+\s+0'

# 观察Init/Systemd 1号进程所形成的进程树
pstree -sp

# 以当前终端观察所形成的进程树
pstree -sp $$
# Output
systemd(1)───sshd(1088)───sshd(1591)───bash(1593)───pstree(1768)

SSH用户登录过程粗略介绍

从SSH用户登录终端所形成的进程树，我们可以分析出来，以sshd网络服务进程为根，在用户登录时，它fork了sshd子进程。

该子进程作为与远程终端，与主机内bash shell进程，进行背靠背协作工作！

每次终端上，执行一条shell命令，就开辟另外一个bash shell的子进程进行实际具体的工作，而最终，通过文件输入输出的串联链，将执行结果送递远程的终端！

当然，SSH内部过程比较复杂，这里仅是从进程树和文件句柄的视角进行粗略描述

背靠背模型图解

在这里插入图片描述

两种接口背靠背，进行移花接木
用while true; do sleep 360; done脚本命令，可以深入观察bash shell子命令的输入输出句柄，依然是/dev/pts/*

文件证据链

# Output
systemd(1)───sshd(1088)───sshd(1591)───bash(1593)───pstree(1768)

# 观察打开文件句柄
lsof -nPp 1088
COMMAND  PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF     NODE NAME
...
sshd    1088 root    3u  IPv4              20514      0t0      TCP *:22 (LISTEN)
sshd    1088 root    4u  IPv6              20516      0t0      TCP *:22 (LISTEN)

# 背靠背打开终端设备
lsof -nPp 1591
COMMAND  PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF     NODE NAME
...
sshd    1591 root    3u  IPv4              18945      0t0     TCP 192.168.2.168:22->192.168.2.111:64834
sshd    1591 root    8u   CHR                5,2      0t0     1121 /dev/ptmx
sshd    1591 root    9u   CHR                5,2      0t0     1121 /dev/ptmx
sshd    1591 root   12u   CHR                5,2      0t0     1121 /dev/ptmx

# bash shell打开伪终端
lsof -nPp 1591
COMMAND  PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF     NODE NAME
...
COMMAND  PID USER   FD   TYPE DEVICE  SIZE/OFF      NODE NAME
...
bash    1593 root    0u   CHR  136,0       0t0         3 /dev/pts/0
bash    1593 root    1u   CHR  136,0       0t0         3 /dev/pts/0
bash    1593 root    2u   CHR  136,0       0t0         3 /dev/pts/0
# 前台控制句柄
bash    1593 root  255u   CHR  136,0       0t0         3 /dev/pts/0