Linux 文件描述符解析

关键数据结构

在现代操作系统抽象中,进程是资源管理的最小单位,线程是CPU调度的最小单位。Linux有着“一切皆文件”的说法,很大的原因就是文件描述符这个强大的抽象,为I/O操作提供了一个统一的数据结构和接口。

内核维护的3个数据结构:

  1. 进程级的文件描述符表(descriptor table),每个进程都有自己独立的文件描述符表,主要包含了是:控制标志(flags)和指向打开文件表象的指针。POSIX标准求每次打开文件时(含socket)必须使用当前进程中最小可用的文件描述符。
  2. 系统级的打开文件描述符表(file table),所有进程共享,包括了当前文件位置,指向i-node表的指针,引用计数(指向该表项的文件描述符个数)等。 关闭一个描述符,引用计数减一, 直到引用计数为0时,系统删除这个打开表项。
  3. 系统级的文件系统的i-node表(inode table),所有进程共享,包含了stat结构的大部分信息。

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主要的特点

根据文件描述符的实现机制可以得出下面一些重要结论:

  • 多个描述符也可以通过不同的打开文件表项来表示引用同一个文件。例如:用同一个 filename 调用了两个 open, 每个描述符都有它自己的文件位置。
  • 如果两个不同的文件描述符指向的同一个系统级打开文件描述符表entry,那么共享同一个file offset。例如:编辑器1打开一个文件并更改,编辑器2打开着的同样文件也会感知刷过来。
  • I/O重定向就很容易实现,文件描述符本质是一个表索引,直接修改其所指向的打开文件描述符表项即可。例如:1->终端,改为1->log.txt。

参考

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转载自blog.csdn.net/thisinnocence/article/details/77151833