關於檔案描述符

關於檔案描述符：檔案描述符（file_struct）是乙個非負整數，對於linux核心而言，為了高效管理已經被開啟的檔案所建立的索引，作業系統在每個程序描述符中都提供了檔案描述符表。

檔案描述符表中每個表項都有乙個指向已經開啟檔案的指標；而已經開啟的檔案在核心中用file結構體表示，檔案描述符中的指標指向file結構體；下面，我們首先來介紹一下file結構體：

file結構體定義在linux系統中的(/kernels/include/linus/fs.h)檔案中，它的源**如下：

struct file f_u;

struct path f_path;

#define f_dentry f_path.dentry

#define f_vfsmnt f_path.mnt

const struct file_operations *f_op;

spinlock_t f_lock; /* f_ep_links, f_flags, no irq */

atomic_long_t f_count;

unsigned int f_flags;

fmode_t f_mode;

loff_t f_pos;

struct fown_struct f_owner;

const struct cred *f_cred;

struct file_ra_state f_ra;

u64 f_version;

#ifdef config_security

void *f_security;

#endif

/* needed for tty driver, and maybe others */

void *private_data;

#ifdef config_epoll

/* used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */

struct list_head f_ep_links;

#endif /* #ifdef config_epoll */

struct address_space *f_mapping;

#ifdef config_debug_writecount

unsigned long f_mnt_write_state;

#endif

};其中重要引數引數介紹如下：

f_flags:表示開啟檔案的許可權

f_pos:表示當前讀寫檔案的位置

f_count:這個是乙個相對來說比較重要的引數,表示開啟檔案的引用計數，如果有多個檔案指標指向它，就會增加f_count的值。

f_mode:設定對檔案的訪問模式,例如：唯讀，只寫等。

當我們開啟乙個檔案時，作業系統為了管理所開啟的檔案，都會為這個檔案建立乙個file結構體，而file結構體中的f_op指標又指向file_operations結構體，這個結構體中的成員除了struct module* owner其餘都是函式指標，file_operation就是把系統呼叫和驅動程式關聯起來的關鍵資料結構。這個結構的每乙個成員都對應著乙個系統呼叫。讀取file_operation中相應的函式指標，接著把控制權轉交給函式，從而完成了linux裝置驅動程式的工作。

我們先來看看file_operations結構體的實現和相關成員的介紹：

struct file_operations ;好了，上面我們介紹了file和file_operations結構體，下面我們來畫一幅圖，理清一下檔案描述符和這兩種結構體之間的關係：

首先我們來看看linux系統中所定義的三個標準檔案描述符：

前面我們知道，當我們開啟乙個檔案或者建立乙個檔案，作業系統就會給指向這個檔案的指標關聯乙個檔案描述符，並新增到當前程序下的檔案描述符表中；那麼作業系統每次會怎樣分配檔案描述符呢？？？是這樣做了，作業系統所分配的檔案描述符是當前可分配的檔案描述符的最小值！我們寫一段**來驗證一下：

還要注意的檔案描述符的分配數量是有限制的，它的可分配範圍為：0~open_max-1;

檔案描述符(file_struct)是作業系統用來管理檔案的資料結構,當我們建立乙個程序時，會建立檔案描述符表，程序控制塊pcb中的fs指標指向檔案描述符表，當我們建立檔案時，會為指向該檔案的指標file*關聯乙個檔案描述符並新增在檔案描述符表中。在檔案描述符表中fd相當於陣列的索引，file*相當於陣列的內容嗎，指向乙個檔案結構體。

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