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Linux 文件描述符 fd 究竟是什么?

系統(tǒng) Linux
一切的本源是通過(guò) fd 來(lái)操作的,那么,這個(gè) fd 究竟是什么?就這個(gè)點(diǎn)我們深入剖析。

 [[400487]]

前情概要

 我們知道有兩種文件讀寫的方式,一種是系統(tǒng)調(diào)用的方式,操作的對(duì)象是一個(gè)整數(shù) fd,另一種是 Go 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)自己封裝的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) IO ,操作對(duì)象是 Go 封裝的 file 結(jié)構(gòu)體,但其內(nèi)部還是針對(duì)整數(shù) fd 的操作。所以一切的本源是通過(guò) fd 來(lái)操作的,那么,這個(gè) fd 究竟是什么?就這個(gè)點(diǎn)我們深入剖析。

fd 是什么?

fd 是 File descriptor 的縮寫,中文名叫做:文件描述符。文件描述符是一個(gè)非負(fù)整數(shù),本質(zhì)上是一個(gè)索引值(這句話非常重要)。

什么時(shí)候拿到的 fd ?

當(dāng)打開一個(gè)文件時(shí),內(nèi)核向進(jìn)程返回一個(gè)文件描述符( open 系統(tǒng)調(diào)用得到 ),后續(xù) read、write 這個(gè)文件時(shí),則只需要用這個(gè)文件描述符來(lái)標(biāo)識(shí)該文件,將其作為參數(shù)傳入 read、write 。

fd 的值范圍是什么?

在 POSIX 語(yǔ)義中,0,1,2 這三個(gè) fd 值已經(jīng)被賦予特殊含義,分別是標(biāo)準(zhǔn)輸入( STDIN_FILENO ),標(biāo)準(zhǔn)輸出( STDOUT_FILENO ),標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤( STDERR_FILENO )。

文件描述符是有一個(gè)范圍的:0 ~ OPEN_MAX-1 ,最早期的 UNIX 系統(tǒng)中范圍很小,現(xiàn)在的主流系統(tǒng)單就這個(gè)值來(lái)說(shuō),變化范圍是幾乎不受限制的,只受到系統(tǒng)硬件配置和系統(tǒng)管理員配置的約束。

你可以通過(guò) ulimit 命令查看當(dāng)前系統(tǒng)的配置: 

  1. ➜  ulimit -n  
  2. 4864 

如上,我系統(tǒng)上進(jìn)程默認(rèn)最多打開 4864 文件。

窺探 Linux 內(nèi)核

fd 究竟是什么?必須去 Linux 內(nèi)核看一眼。

用戶使用系統(tǒng)調(diào)用 open 或者 creat 來(lái)打開或創(chuàng)建一個(gè)文件,用戶態(tài)得到的結(jié)果值就是 fd ,后續(xù)的 IO 操作全都是用 fd 來(lái)標(biāo)識(shí)這個(gè)文件,可想而知內(nèi)核做的操作并不簡(jiǎn)單,我們接下來(lái)就是要揭開這層面紗。

task_struct

首先,我們知道進(jìn)程的抽象是基于 struct task_struct 結(jié)構(gòu)體,這是 Linux 里面最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體之一 ,成員字段非常多,我們今天不需要詳解這個(gè)結(jié)構(gòu)體,我稍微簡(jiǎn)化一下,只提取我們今天需要理解的字段如下: 

  1. struct task_struct {  
  2.     // ...  
  3.     /* Open file information: */  
  4.     struct files_struct     *files;  
  5.     // ...  

files; 這個(gè)字段就是今天的主角之一,files 是一個(gè)指針,指向一個(gè)為 struct files_struct 的結(jié)構(gòu)體。這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是用來(lái)管理該進(jìn)程打開的所有文件的管理結(jié)構(gòu)。

重點(diǎn)理解一個(gè)概念:

struct task_struct 是進(jìn)程的抽象封裝,標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程,在 Linux 里面的進(jìn)程各種抽象視角,都是這個(gè)結(jié)構(gòu)體給到你的。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程,其實(shí)也就是 new 一個(gè) struct task_struct 出來(lái);

files_struct

好,上面通過(guò)進(jìn)程結(jié)構(gòu)體引出了 struct files_struct 這個(gè)結(jié)構(gòu)體。這個(gè)結(jié)構(gòu)體管理某進(jìn)程打開的所有文件的管理結(jié)構(gòu),這個(gè)結(jié)構(gòu)體本身是比較簡(jiǎn)單的: 

  1. /*  
  2.  * Open file table structure  
  3.  */  
  4. struct files_struct {  
  5.     // 讀相關(guān)字段  
  6.     atomic_t count;  
  7.     bool resize_in_progress;  
  8.     wait_queue_head_t resize_wait;  
  9.     // 打開的文件管理結(jié)構(gòu)  
  10.     struct fdtable __rcu *fdt;  
  11.     struct fdtable fdtab;  
  12.     // 寫相關(guān)字段  
  13.     unsigned int next_fd;  
  14.     unsigned long close_on_exec_init[1];  
  15.     unsigned long open_fds_init[1];  
  16.     unsigned long full_fds_bits_init[1];  
  17.     struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];  
  18. }; 

files_struct 這個(gè)結(jié)構(gòu)體我們說(shuō)是用來(lái)管理所有打開的文件的。怎么管理?本質(zhì)上就是數(shù)組管理的方式,所有打開的文件結(jié)構(gòu)都在一個(gè)數(shù)組里。這可能會(huì)讓你疑惑,數(shù)組在那里?有兩個(gè)地方:

  1.  struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT] 是一個(gè)靜態(tài)數(shù)組,隨著 files_struct 結(jié)構(gòu)體分配出來(lái)的,在 64 位系統(tǒng)上,靜態(tài)數(shù)組大小為 64;
  2.  struct fdtable 也是個(gè)數(shù)組管理結(jié)構(gòu),只不過(guò)這個(gè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組,數(shù)組邊界是用字段描述的;

思考:為什么會(huì)有這種靜態(tài) + 動(dòng)態(tài)的方式?

性能和資源的權(quán)衡 !大部分進(jìn)程只會(huì)打開少量的文件,所以靜態(tài)數(shù)組就夠了,這樣就不用另外分配內(nèi)存。如果超過(guò)了靜態(tài)數(shù)組的閾值,那么就動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。

可以回憶下,這個(gè)是不是跟 inode 的直接索引,一級(jí)索引的優(yōu)化思路類似。

fdtable

簡(jiǎn)單介紹下 fdtable 結(jié)構(gòu)體,這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是封裝用來(lái)管理 fd 的結(jié)構(gòu)體,fd 的秘密就在這個(gè)里面。簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)體如下: 

  1. struct fdtable {  
  2.     unsigned int max_fds;  
  3.     struct file __rcu **fd;      /* current fd array */  
  4. }; 

注意到 fdtable.fd 這個(gè)字段是一個(gè)二級(jí)指針,什么意思?

就是指向 fdtable.fd 是一個(gè)指針字段,指向的內(nèi)存地址還是存儲(chǔ)指針的(元素指針類型為  struct file * )。換句話說(shuō),fdtable.fd 指向一個(gè)數(shù)組,數(shù)組元素為指針(指針類型為 struct file *)。

其中 max_fds 指明數(shù)組邊界。

files_struct 小結(jié)

file_struct 本質(zhì)上是用來(lái)管理所有打開的文件的,內(nèi)部的核心是由一個(gè)靜態(tài)數(shù)組和動(dòng)態(tài)數(shù)組管理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

還記得上面我們說(shuō)文件描述符 fd 本質(zhì)上就是索引嗎?這里就把概念接上了,fd 就是這個(gè)數(shù)組的索引,也就是數(shù)組的槽位編號(hào)而已。 通過(guò)非負(fù)數(shù) fd 就能拿到對(duì)應(yīng)的 struct file 結(jié)構(gòu)體的地址。

我們把概念串起來(lái)(注意,這里為了突出 fd 的本質(zhì),把 fdtable 管理簡(jiǎn)化掉):

  •  fd 真的就是 files 這個(gè)字段指向的指針數(shù)組的索引而已(僅此而已)。通過(guò) fd 能夠找到對(duì)應(yīng)文件的 struct file 結(jié)構(gòu)體;

file

現(xiàn)在我們知道了 fd 本質(zhì)是數(shù)組索引,數(shù)組元素是 struct file 結(jié)構(gòu)體的指針。那么這里就引出了一個(gè) struct file 的結(jié)構(gòu)體。這個(gè)結(jié)構(gòu)體又是用來(lái)干什么的呢?

這個(gè)結(jié)構(gòu)體是用來(lái)表征進(jìn)程打開的文件的。簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如下: 

  1. struct file {  
  2.     // ...  
  3.     struct path                     f_path;  
  4.     struct inode                    *f_inode;  
  5.     const struct file_operations    *f_op;  
  6.     atomic_long_t                    f_count;  
  7.     unsigned int                     f_flags;  
  8.     fmode_t                          f_mode;  
  9.     struct mutex                     f_pos_lock;  
  10.     loff_t                           f_pos;  
  11.     struct fown_struct               f_owner;  
  12.     // ...  

這個(gè)結(jié)構(gòu)體非常重要,它標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程打開的文件,下面解釋 IO 相關(guān)的幾個(gè)最重要的字段:

  •  f_path :標(biāo)識(shí)文件名
  •  f_inode :非常重要的一個(gè)字段,inode 這個(gè)是 vfs 的 inode 類型,是基于具體文件系統(tǒng)之上的抽象封裝;
  •  f_pos :這個(gè)字段非常重要,偏移,對(duì),就是當(dāng)前文件偏移。還記得上一篇 IO 基礎(chǔ)里也提過(guò)偏移對(duì)吧,指的就是這個(gè),f_pos 在 open 的時(shí)候會(huì)設(shè)置成默認(rèn)值,seek 的時(shí)候可以更改,從而影響到 write/read 的位置;

思考問(wèn)題

思考問(wèn)題一:files_struct 結(jié)構(gòu)體只會(huì)屬于一個(gè)進(jìn)程,那么struct file 這個(gè)結(jié)構(gòu)體呢,是只會(huì)屬于某一個(gè)進(jìn)程?還是可能被多個(gè)進(jìn)程共享?

劃重點(diǎn):struct file 是屬于系統(tǒng)級(jí)別的結(jié)構(gòu),換句話說(shuō)是可以共享與多個(gè)不同的進(jìn)程。

思考問(wèn)題二:什么時(shí)候會(huì)出現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程的  fd  指向同一個(gè) file  結(jié)構(gòu)體?

比如 fork  的時(shí)候,父進(jìn)程打開了文件,后面 fork 出一個(gè)子進(jìn)程。這種情況就會(huì)出現(xiàn)共享 file 的場(chǎng)景。如圖:

思考問(wèn)題三:在同一個(gè)進(jìn)程中,多個(gè) fd 可能指向同一個(gè) file 結(jié)構(gòu)嗎?

可以。dup  函數(shù)就是做這個(gè)的。 

  1. #include <unistd.h>  
  2. int dup(int oldfd);  
  3. int dup2(int oldfd, int newfd); 

inode

我們看到 struct file 結(jié)構(gòu)體里面有一個(gè) inode 的指針,也就自然引出了 inode 的概念。這個(gè)指向的 inode 并沒(méi)有直接指向具體文件系統(tǒng)的 inode ,而是操作系統(tǒng)抽象出來(lái)的一層虛擬文件系統(tǒng),叫做 VFS ( Virtual File System ),然后在 VFS 之下才是真正的文件系統(tǒng),比如 ext4 之類的。

完整架構(gòu)圖如下:

思考:為什么會(huì)有這一層封裝呢?

其實(shí)很容里理解,就是解耦。如果讓 struct file 直接和 struct ext4_inode 這樣的文件系統(tǒng)對(duì)接,那么會(huì)導(dǎo)致 struct file 的處理邏輯非常復(fù)雜,因?yàn)槊繉?duì)接一個(gè)具體的文件系統(tǒng),就要考慮一種實(shí)現(xiàn)。所以操作系統(tǒng)必須把底下文件系統(tǒng)屏蔽掉,對(duì)外提供統(tǒng)一的 inode 概念,對(duì)下定義好接口進(jìn)行回調(diào)注冊(cè)。這樣讓 inode 的概念得以統(tǒng)一,Unix 一切皆文件的基礎(chǔ)就來(lái)源于此。

再來(lái)看一樣 VFS 的 inode 的結(jié)構(gòu): 

  1. struct inode {  
  2.     // 文件相關(guān)的基本信息(權(quán)限,模式,uid,gid等)  
  3.     umode_t             i_mode;  
  4.     unsigned short      i_opflags;  
  5.     kuid_t              i_uid;  
  6.     kgid_t              i_gid;  
  7.     unsigned int        i_flags; 
  8.     // 回調(diào)函數(shù)  
  9.     const struct inode_operations   *i_op;  
  10.     struct super_block              *i_sb;  
  11.     struct address_space            *i_mapping;  
  12.     // 文件大小,atime,ctime,mtime等  
  13.     loff_t              i_size;  
  14.     struct timespec64   i_atime;  
  15.     struct timespec64   i_mtime;  
  16.     struct timespec64   i_ctime;  
  17.     // 回調(diào)函數(shù)  
  18.     const struct file_operations    *i_fop;  
  19.     struct address_space            i_data;  
  20.     // 指向后端具體文件系統(tǒng)的特殊數(shù)據(jù) 
  21.     void    *i_private;     /* fs or device private pointer */  
  22. }; 

其中包括了一些基本的文件信息,包括 uid,gid,大小,模式,類型,時(shí)間等等。

一個(gè) vfs 和 后端具體文件系統(tǒng)的紐帶:i_private 字段。**用來(lái)傳遞一些具體文件系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

至于 i_op 回調(diào)函數(shù)在構(gòu)造 inode 的時(shí)候,就注冊(cè)成了后端的文件系統(tǒng)函數(shù),比如 ext4 等等。

思考問(wèn)題:通用的 VFS 層,定義了所有文件系統(tǒng)通用的 inode,叫做 vfs inode,而后端文件系統(tǒng)也有自身特殊的 inode 格式,該格式是在 vfs inode 之上進(jìn)行擴(kuò)展的,怎么通過(guò) vfs inode 怎么得到具體文件系統(tǒng)的 inode 呢?

下面以 ext4 文件系統(tǒng)舉例(因?yàn)樗械奈募到y(tǒng)套路一樣),ext4 的 inode 類型是 struct ext4_inode_info 。

劃重點(diǎn):方法其實(shí)很簡(jiǎn)單,這個(gè)是屬于 c 語(yǔ)言一種常見的(也是特有)編程手法:強(qiáng)轉(zhuǎn)類型。vfs inode 出生就和 ext4_inode_info 結(jié)構(gòu)體分配在一起的,直接通過(guò) vfs inode 結(jié)構(gòu)體的地址強(qiáng)轉(zhuǎn)類型就能得到 ext4_inode_info 結(jié)構(gòu)體。 

  1. struct ext4_inode_info {  
  2.     // ext4 inode 特色字段  
  3.     // ...      
  4.     // 重要?。。?nbsp; 
  5.     struct inode    vfs_inode;    
  6. }; 

舉個(gè)例子,現(xiàn)已知 inode 地址和 vfs_inode 字段的內(nèi)偏移如下:

  •  inode 的地址為 0xa89be0;
  •  ext4_inode_info 里有個(gè)內(nèi)嵌字段 vfs_inode,類型為 struct inode ,該字段在結(jié)構(gòu)體內(nèi)偏移為 64 字節(jié);

則可以得到:

ext4_inode_info 的地址為

  1. (struct ext4_inode_info *)(0xa89be0 - 64) 

強(qiáng)轉(zhuǎn)方法使用了一個(gè)叫做 container_of 的宏,如下: 

  1. // 強(qiáng)轉(zhuǎn)函數(shù)  
  2. static inline struct ext4_inode_info *EXT4_I(struct inode *inode)  
  3.  
  4.    return container_of(inode, struct ext4_inode_info, vfs_inode);  
  5.  
  6. // 強(qiáng)轉(zhuǎn)實(shí)際封裝  
  7. #define container_of(ptr, type, member) \  
  8.     (type *)((char *)(ptr) - (char *) &((type *)0)->member)  
  9. #endif 

所以,你懂了嗎?

分配 inode 的時(shí)候,其實(shí)分配的是 ext4_inode_info 結(jié)構(gòu)體,包含了 vfs inode,然后對(duì)外給出去 vfs_inode 字段的地址即可。VFS 層拿 inode 的地址使用,底下文件系統(tǒng)強(qiáng)轉(zhuǎn)類型后,取外層的 inode 地址使用。

舉個(gè) ext4 文件系統(tǒng)的例子: 

  1. static struct inode *ext4_alloc_inode(struct super_block *sb)  
  2.  
  3.     struct ext4_inode_info *ei;  
  4.     // 內(nèi)存分配,分配 ext4_inode_info 的地址  
  5.     ei = kmem_cache_alloc(ext4_inode_cachep, GFP_NOFS);  
  6.     // ext4_inode_info 結(jié)構(gòu)體初始化  
  7.     // 返回 vfs_inode 字段的地址  
  8.     return &ei->vfs_inode;  

vfs 拿到的就是這個(gè) inode 地址。

劃重點(diǎn):inode 的內(nèi)存由后端文件系統(tǒng)分配,vfs inode 結(jié)構(gòu)體內(nèi)嵌在不同的文件系統(tǒng)的 inode 之中。不同的層次用不同的地址,ext4 文件系統(tǒng)用 ext4_inode_info 的結(jié)構(gòu)體的地址,vfs 層用 ext4_inode_info.vfs_inode 字段的地址。

這種用法在 C 語(yǔ)言編程中很常見,算是 C 的特色了(仔細(xì)想想,這種用法和面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)的實(shí)現(xiàn)異曲同工)。

思考問(wèn)題:怎么理解 vfs inode 和 ext2_inode_info,ext4_inode_info 等結(jié)構(gòu)體的區(qū)別?

所有文件系統(tǒng)共性的東西抽象到 vfs inode ,不同文件系統(tǒng)差異的東西放在各自的 inode 結(jié)構(gòu)體中。

小結(jié)梳理

當(dāng)用戶打開一個(gè)文件,用戶只得到了一個(gè) fd 句柄,但內(nèi)核做了很多事情,梳理下來(lái),我們得到幾個(gè)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),這幾個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是有層次遞進(jìn)關(guān)系的,我們簡(jiǎn)單梳理下:

  1.  進(jìn)程結(jié)構(gòu) task_struct :表征進(jìn)程實(shí)體,每一個(gè)進(jìn)程都和一個(gè) task_struct 結(jié)構(gòu)體對(duì)應(yīng),其中 task_struct.files 指向一個(gè)管理打開文件的結(jié)構(gòu)體 fiels_struct ;
  2.  文件表項(xiàng)管理結(jié)構(gòu) files_struct :用于管理進(jìn)程打開的 open 文件列表,內(nèi)部以數(shù)組的方式實(shí)現(xiàn)(靜態(tài)數(shù)組和動(dòng)態(tài)數(shù)組結(jié)合)。返回給用戶的 fd 就是這個(gè)數(shù)組的編號(hào)索引而已,索引元素為 file 結(jié)構(gòu);
  •  files_struct 只從屬于某進(jìn)程;

    3.  文件 file 結(jié)構(gòu):表征一個(gè)打開的文件,內(nèi)部包含關(guān)鍵的字段有:當(dāng)前文件偏移,inode 結(jié)構(gòu)地址;

  •  該結(jié)構(gòu)雖然由進(jìn)程觸發(fā)創(chuàng)建,但是 file  結(jié)構(gòu)可以在進(jìn)程間共享;

    4.   vfs inode 結(jié)構(gòu)體:文件 file 結(jié)構(gòu)指向 的是 vfs 的 inode ,這個(gè)是操作系統(tǒng)抽象出來(lái)的一層,用于屏蔽后端各種各樣的文件系統(tǒng)的 inode 差異;

  •  inode 這個(gè)具體進(jìn)程無(wú)關(guān),是文件系統(tǒng)級(jí)別的資源;

    5.  ext4 inode 結(jié)構(gòu)體(指代具體文件系統(tǒng) inode ):后端文件系統(tǒng)的 inode 結(jié)構(gòu),不同文件系統(tǒng)自定義的結(jié)構(gòu)體,ext2 有 ext2_inode_info,ext4 有ext4_inode_info,minix 有 minix_inode_info,這些結(jié)構(gòu)里都是內(nèi)嵌了一個(gè) vfs inode 結(jié)構(gòu)體,原理相同;

完整的架構(gòu)圖:

思考實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)在我們已經(jīng)徹底了解 fd 這個(gè)所謂的非負(fù)整數(shù)代表的深層含義了,我們可以準(zhǔn)備一些 IO 的思考舉一反三。

文件讀寫( IO )的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么?

  •  在完成 write 操作后,在文件 file  中的當(dāng)前文件偏移量會(huì)增加所寫入的字節(jié)數(shù),如果這導(dǎo)致當(dāng)前文件偏移量超處了當(dāng)前文件長(zhǎng)度,則會(huì)把 inode 的當(dāng)前長(zhǎng)度設(shè)置為當(dāng)前文件偏移量(也就是文件變長(zhǎng))
  •  O_APPEND  標(biāo)志打開一個(gè)文件,則相應(yīng)的標(biāo)識(shí)會(huì)被設(shè)置到文件 file  狀態(tài)的標(biāo)識(shí)中,每次對(duì)這種具有追加寫標(biāo)識(shí)的文件執(zhí)行 write 操作的時(shí)候,file 的當(dāng)前文件偏移量首先會(huì)被設(shè)置成 inode 結(jié)構(gòu)體中的文件長(zhǎng)度,這就使得每次寫入的數(shù)據(jù)都追加到文件的當(dāng)前尾端處(該操作對(duì)用戶態(tài)提供原子語(yǔ)義);
  •  若一個(gè)文件 seek 定位到文件當(dāng)前的尾端,則 file 中的當(dāng)前文件偏移量設(shè)置成 inode 的當(dāng)前文件長(zhǎng)度;
  •  seek 函數(shù)值修改 file 中的當(dāng)前文件偏移量,不進(jìn)行任何 I/O 操作;
  •  每個(gè)進(jìn)程對(duì)有它自己的 file,其中包含了當(dāng)前文件偏移,當(dāng)多個(gè)進(jìn)程寫同一個(gè)文件的時(shí)候,由于一個(gè)文件 IO 最終只會(huì)是落到全局的一個(gè) inode 上,這種并發(fā)場(chǎng)景則可能產(chǎn)生用戶不可預(yù)期的結(jié)果;

總結(jié)

回到初心,理解 fd 的概念有什么用?

一切 IO 的行為到系統(tǒng)層面都是以 fd 的形式進(jìn)行。無(wú)論是 C/C++,Go,Python,JAVA 都是一樣,任何語(yǔ)言都是一樣,這才是最本源的東西,理解了 fd 關(guān)聯(lián)的一系列結(jié)構(gòu),你才能對(duì) IO 游刃有余。

簡(jiǎn)要的總結(jié):

  1.  從姿勢(shì)上來(lái)講,用戶 open 文件得到一個(gè)非負(fù)數(shù)句柄 fd,之后針對(duì)該文件的 IO 操作都是基于這個(gè) fd ;
  2.  文件描述符 fd 本質(zhì)上來(lái)講就是數(shù)組索引,fd 等于 5 ,那對(duì)應(yīng)數(shù)組的第 5 個(gè)元素而已,該數(shù)組是進(jìn)程打開的所有文件的數(shù)組,數(shù)組元素類型為 struct file;
  3.  結(jié)構(gòu)體 task_struct 對(duì)應(yīng)一個(gè)抽象的進(jìn)程,files_struct 是這個(gè)進(jìn)程管理該進(jìn)程打開的文件數(shù)組管理器。fd 則對(duì)應(yīng)了這個(gè)數(shù)組的編號(hào),每一個(gè)打開的文件用 file 結(jié)構(gòu)體表示,內(nèi)含當(dāng)前偏移等信息;
  4.  file 結(jié)構(gòu)體可以為進(jìn)程間共享,屬于系統(tǒng)級(jí)資源,同一個(gè)文件可能對(duì)應(yīng)多個(gè) file 結(jié)構(gòu)體,file 內(nèi)部有個(gè) inode 指針,指向文件系統(tǒng)的 inode;
  5.  inode 是文件系統(tǒng)級(jí)別的概念,只由文件系統(tǒng)管理維護(hù),不因進(jìn)程改變( file 是進(jìn)程出發(fā)創(chuàng)建的,進(jìn)程 open 同一個(gè)文件會(huì)導(dǎo)致多個(gè) file ,指向同一個(gè) inode );

回顧一眼架構(gòu)圖:

~完~

后記

內(nèi)核把最復(fù)雜的活干了,只暴露給您最簡(jiǎn)單的一個(gè)非負(fù)整數(shù) fd 。所以,絕大部分場(chǎng)景會(huì)用fd 就行,倒不用想太多。當(dāng)然如果能再深入看一眼知其所以然是最好不過(guò)。本文分享是基礎(chǔ)準(zhǔn)備篇,希望能給你帶來(lái)不一樣的 IO 視角。 

 

責(zé)任編輯:龐桂玉 來(lái)源: 良許Linux
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