linux系统下一切皆文件,通过虚拟文件系统(VFS)的机制将所有底层屏蔽掉,用户可以通过统一的接口来实现对不同驱动的操作,对于每一个文件需要一个引用来指示,此时文件描述符应用而生,文件描述符类似于widows下的handle,对于文件的大部分操作都是通过这个描述符来操作的,例如read,write。对于每一个文件描述符,内核使用三种数据结构来管理。

(1)  每个进程在进程表中都有一个记录项,每个记录项中有一张打开文件描述符表,可将其视为一个矢量,每个描述符占用一项。与每个文件描述符相关联的是:

  (a)  文件描述符标志。 (当前只定义了一个文件描述符标志FD_CLOEXEC)

  (b)  指向一个文件表项的指针。

(2)  内核为所有打开文件维持一张文件表。每个文件表项包含:

  (a)  文件状态标志(读、写、增写、同步、非阻塞等 )。

  (b)  当前文件位移量。(即为lseek函数所操作的值)

  (c)  指向该文件v节点表项的指针。

(3)  每个打开文件(或设备)都有一个 v 节点结构。 v节点包含了文件类型和对此文件进行各种操作的函数的指针信息。对于大多数文件, v 节点还包含了该文件的 i 节点(索引节点)。这些信息是在打开文件时从盘上读入内存的,所以所有关于文件的信息都是快速可供使用的。例如, i 节点包含了文件的所有者、文件长度、文件所在的设备、指向文件在盘上所使用的实际数据块的指针等等点。

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  经过上述文件系统的三层封装,每层负责不同的职责,从上到下第一层用于标识文件,第二层用于管理进程独立数据,第三层管理文件系统元数据,直接关联一个文件。这种分层思想的一个优点就是上层可以复用下层的结构。可能有多个文件描述符项指向同一个文件表项,也可以有多个文件表项指向同一个V节点。

  如果两个独立的进程打开了同一个文件,打开此文件的每个进程都得到一个文件表项,但是两个文件表项的V节点指针指向相同的V节点,这样的安排使得每个进程都有他自己的对该文件的当前位移量,且支持不同的打开方式(O_RDONLY, O_WRONLY, ORDWR)。

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