rCore 实现
第七章通过描述符把管道接入文件接口，进程由此可以传递字节流。dup 和 exec 又使 shell 能够重定向标准输入输出。本节对应 2026A 第七章参考实现。
管道对象与描述符
make_pipe 创建一个环形缓冲区和两个 Pipe 对象。读端只允许读取，写端只允许写入；两个端点通过 Arc 共享缓冲区。
sys_pipe 为两个端点分配描述符，并把编号写回用户数组。sys_dup 给同一个文件对象增加一个描述符。fork 克隆描述符表后，父子进程仍引用同一组管道端点，写入的一方和读取的一方因而能够共享缓冲区。
环形缓冲区
PipeRingBuffer 有 32 个字节槽。head 指向下一次读取的位置，tail 指向下一次写入的位置，两者到达数组末尾后从 0 继续。
当 head == tail 时，缓冲区可能为空，也可能已满。status 用 Empty、Normal、Full 区分这三种状态。满状态下 32 个槽都能保存数据。例如 head = 28、tail = 4 且状态为 Normal 时，未读数据跨过数组末尾，共有 8 字节。
读写与调度
Pipe::write 把用户缓冲区的字节依次写入环形缓冲区。空间用尽时，它释放缓冲区的动态借用，调用 suspend_current_and_run_next，恢复后再检查可写空间。已经写入的字节数保存在本次调用的局部变量中。
Pipe::read 在没有数据、写端仍存在时以同样方式让出处理器。写端全部关闭后，读端先取完缓冲区中剩余的数据，再以短读或 0 表示文件结束。零长度的读写直接返回 0。
这里的等待使用任务让出：任务保持就绪，调度器以后还会再次选择它。管道读写函数从原来的循环位置继续，而不是重新进入系统调用。
端点关闭与资源释放
sys_close 移除描述符中的引用。缓冲区保存指向写端的 Weak 引用；最后一个写端强引用释放后，all_write_ends_closed 才会返回真。父子进程或重复描述符保留的写端都计入端点的生命周期。
这版 Pipe::write 只检查剩余空间，没有检测读端是否全部关闭。读端消失后，写端仍会填满现有空间；此后的写入继续等待可写空间。代码中没有发送 SIGPIPE 的路径。
用户地址与失败处理
sys_read 和 sys_write 从描述符表取出端点，检查读写权限，再把用户缓冲区按页转换为切片。管道接口按切片顺序处理字节，环形缓冲区的下标与用户页边界各自独立推进。
描述符越界、空槽或读写方向不符时，系统调用返回 -1。sys_pipe 将两个描述符编号分别写到用户提供的两个 usize 位置；调用者需要提供有效的结果地址。
程序执行与通信
标准输入输出重定向
exec 替换地址空间时保留描述符表。shell 可以先在子进程中打开输出文件，关闭描述符 1，再用 dup 把文件对象放入这个最小空槽，然后执行目标程序。目标程序写标准输出时，字节便进入该文件。输入重定向对描述符 0 使用相同的办法。
信号处理
kill 把信号加入目标进程的待处理集合。异常处理路径检查信号及屏蔽状态；执行用户处理函数前，内核备份当前异常上下文，把 sepc 改成处理函数入口、把 a0 改成信号编号。用户处理函数通过 sigreturn 恢复备份的上下文。
SIGSTOP 使进程反复让出处理器，SIGCONT 解除停止状态。fork 复制屏蔽位和处理动作表，子进程从空的待处理集合开始。
运行观察
基础报告包含一次 3000 字节的管道通信。32 字节缓冲区会多次写满、读空；沿 write_byte、read_byte 和 suspend_current_and_run_next 的调用链，可以找到两个进程交替推进读写的位置。
重定向记录运行 ch2b_hello_world > nfout，程序输出写入磁盘文件 nfout。信号记录则可沿 call_user_signal_handler → sys_sigreturn 查看进入用户处理函数和恢复上下文的过程。