1. 概述
    在Linux系统中一切皆可以看成是文件,文件又可分为:普通文件、目录文件、链接文件和设备文件。文件描述符(file descriptor)是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引,其是一个非负整数(通常是小整数),用于指代被打开的文件,所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符。程序刚刚启动的时候,0是标准输入,1是标准输出,2是标准错误。如果此时去打开一个新的文件,它的文件描述符会是3。POSIX标准要求每次打开文件时(含socket)必须使用当前进程中最小可用的文件描述符号码,因此,在网络通信过程中稍不注意就有可能造成串话。标准文件描述符图如下:

 
文件描述与打开的文件对应模型如下图:
 
2. 文件描述限制
    在编写文件操作的或者网络通信的软件时,初学者一般可能会遇到“Too many open files”的问题。这主要是因为文件描述符是系统的一个重要资源,虽然说系统内存有多少就可以打开多少的文件描述符,但是在实际实现过程中内核是会做相应的处理的,一般最大打开文件数会是系统内存的10%(以KB来计算)(称之为系统级限制),查看系统级别的最大打开文件数可以使用sysctl -a | grep fs.file-max命令查看。与此同时,内核为了不让某一个进程消耗掉所有的文件资源,其也会对单个进程最大打开文件数做默认值处理(称之为用户级限制),默认值一般是1024,使用ulimit -n命令可以查看。在Web服务器中,通过更改系统默认值文件描述符的最大值来优化服务器是最常见的方式之一,具体优化方式请查看http://blog.csdn.net/kumu_linux/article/details/7877770
 
3. 文件描述符合打开文件之间的关系
    每一个文件描述符会与一个打开文件相对应,同时,不同的文件描述符也会指向同一个文件。相同的文件可以被不同的进程打开也可以在同一个进程中被多次打开。系统为每一个进程维护了一个文件描述符表,该表的值都是从0开始的,所以在不同的进程中你会看到相同的文件描述符,这种情况下相同文件描述符有可能指向同一个文件,也有可能指向不同的文件。具体情况要具体分析,要理解具体其概况如何,需要查看由内核维护的3个数据结构。
    1. 进程级的文件描述符表
    2. 系统级的打开文件描述符表
    3. 文件系统的i-node表
 
进程级的描述符表的每一条目记录了单个文件描述符的相关信息。
    1. 控制文件描述符操作的一组标志。(目前,此类标志仅定义了一个,即close-on-exec标志)
    2. 对打开文件句柄的引用
 
内核对所有打开的文件的文件维护有一个系统级的描述符表格(open file description table)。有时,也称之为打开文件表(open file table),并将表格中各条目称为打开文件句柄(open file handle)。一个打开文件句柄存储了与一个打开文件相关的全部信息,如下所示:
    1. 当前文件偏移量(调用read()和write()时更新,或使用lseek()直接修改)
    2. 打开文件时所使用的状态标识(即,open()的flags参数)
    3. 文件访问模式(如调用open()时所设置的只读模式、只写模式或读写模式)
    4. 与信号驱动相关的设置
    5. 对该文件i-node对象的引用
    6. 文件类型(例如:常规文件、套接字或FIFO)和访问权限
    7. 一个指针,指向该文件所持有的锁列表
    8. 文件的各种属性,包括文件大小以及与不同类型操作相关的时间戳
 
下图展示了文件描述符、打开的文件句柄以及i-node之间的关系,图中,两个进程拥有诸多打开的文件描述符。
    在进程A中,文件描述符1和30都指向了同一个打开的文件句柄(标号23)。这可能是通过调用dup()、dup2()、fcntl()或者对同一个文件多次调用了open()函数而形成的。
    进程A的文件描述符2和进程B的文件描述符2都指向了同一个打开的文件句柄(标号73)。这种情形可能是在调用fork()后出现的(即,进程A、B是父子进程关系),或者当某进程通过UNIX域套接字将一个打开的文件描述符传递给另一个进程时,也会发生。再者是不同的进程独自去调用open函数打开了同一个文件,此时进程内部的描述符正好分配到与其他进程打开该文件的描述符一样。
    此外,进程A的描述符0和进程B的描述符3分别指向不同的打开文件句柄,但这些句柄均指向i-node表的相同条目(1976),换言之,指向同一个文件。发生这种情况是因为每个进程各自对同一个文件发起了open()调用。同一个进程两次打开同一个文件,也会发生类似情况。
 
4. 总结
    1. 由于进程级文件描述符表的存在,不同的进程中会出现相同的文件描述符,它们可能指向同一个文件,也可能指向不同的文件
    2. 两个不同的文件描述符,若指向同一个打开文件句柄,将共享同一文件偏移量。因此,如果通过其中一个文件描述符来修改文件偏移量(由调用read()、write()或lseek()所致),那么从另一个描述符中也会观察到变化,无论这两个文件描述符是否属于不同进程,还是同一个进程,情况都是如此。
    3. 要获取和修改打开的文件标志(例如:O_APPEND、O_NONBLOCK和O_ASYNC),可执行fcntl()的F_GETFL和F_SETFL操作,其对作用域的约束与上一条颇为类似。
    4. 文件描述符标志(即,close-on-exec)为进程和文件描述符所私有。对这一标志的修改将不会影响同一进程或不同进程中的其他文件描述符
 
 
 
 
 
 
参考
[4] 《Linux/UNIX系统编程手册》

(转)Linux中的文件描述符与打开文件之间的关系的更多相关文章

  1. Linux中的文件描述符与打开文件之间的关系

    Linux中的文件描述符与打开文件之间的关系 导读 内核(kernel)利用文件描述符(file descriptor)来访问文件.文件描述符是非负整数.打开现存文件或新建文件时,内核会返回一个文件描 ...

  2. Linux中的文件描述符与打开文件之间的关系------------每天进步一点点系列

    http://blog.csdn.net/cywosp/article/details/38965239 1. 概述     在Linux系统中一切皆可以看成是文件,文件又可分为:普通文件.目录文件. ...

  3. Linux文件描述符与打开文件之间的区别(转载)

    转载请说明出处:http://blog.csdn.net/cywosp/article/details/38965239   1. 概述     在Linux系统中一切皆可以看成是文件,文件又可分为: ...

  4. Unix系统编程()文件描述符和打开文件之间的关系

    目前学习到的是一个文件描述符对应着一个打开的文件,似乎是对应的关系.但是实际上并不是这样的.多个文件描述符指向同一个打开的文件,是可能的也是必要的.这些文件描述符可以在相同或者不同的进程中打开. 要理 ...

  5. [转]文件IO详解(二)---文件描述符(fd)和inode号的关系

    原文:https://www.cnblogs.com/frank-yxs/p/5925563.html 文件IO详解(二)---文件描述符(fd)和inode号的关系 ---------------- ...

  6. Linux中文件描述符fd和文件指针flip的理解

    转自:http://www.cnblogs.com/Jezze/archive/2011/12/23/2299861.html 简单归纳:fd只是一个整数,在open时产生.起到一个索引的作用,进程通 ...

  7. [转载] linux中文件描述符fd和文件指针flip的理解

    转载自http://www.cnblogs.com/Jezze/archive/2011/12/23/2299861.html 简单归纳:fd只是一个整数,在open时产生.起到一个索引的作用,进程通 ...

  8. 【详解】Linux的文件描述符fd与文件指针FILE*互相转换

    使用系统调用的时候用文件描述符(file descriptor,简称fd)的时候比较多,但是操作比较原始.C库函数在I/O上提供了一些方便的包装(比如格式化I/O.重定向),但是对细节的控制不够. 如 ...

  9. 文件描述符fd、文件指针fp和vfork()

    1. fd:在形式上是一个非负整数.实际上他是一个索引值.指向kernal为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表. 当程序打开一个文件或者创建一个新文件的时候kernal向进程返回一个文件描述符. ...

随机推荐

  1. Java统计文件中字母个数

    import java.text.DecimalFormat; import java.io.File; import java.io.FileReader; import java.io.Buffe ...

  2. 浏览器缓存旧的js文件或css文件导致没出现预期效果

    最好在加载的js或css文件后加上 ?v=1.0.0 版本号,更新js后就更改一下版本号即可

  3. cannot connect to chrome at 127.0.0.1:9222

    window10系统,先cmd打开chrome, chrome --remote-debugging-port=9222 执行脚本 from selenium import webdriver fro ...

  4. JMeter主要元件

    配置元件 http cookie管理器 http信息头管理器 http请求默认值 统一管理 快速切换测试环境 http cache管理器 静态资源 监听器元件 查看结果树 分析查看某个请求的详情 请求 ...

  5. CF587F-Duff is Mad【AC自动机,根号分治】

    正题 题目链接:https://www.luogu.com.cn/problem/CF587F 题目大意 给出\(n\)个字符串\(s\).\(q\)次询问给出\(l,r,k\)要求输出\(s_{l. ...

  6. Python3入门系列之-----内置的文件操作模块OS

    前言 在自动化测试中,经常需要查找操作文件,比如说查找配置文件(从而读取配置文件的信息),查找测试报告(从而发送测试报告邮件),经常要对大量文件和大量路径进行操作,这个时候就需要用到os模块. 使用前 ...

  7. Git 管理工具 基本用法

    git管理工具基本操作命令: 1. 提交 git push origin dev 2.拉取分支: git pull 3.创建并转换分支: git switch -c dev; 4.直接切换到已有分支: ...

  8. logback日志入门超级详细讲解

    基本信息 日志:就是能够准确无误地把系统在运行状态中所发生的情况描述出来(连接超时.用户操作.异常抛出等等): 日志框架:就是集成能够将日志信息统一规范后输出的工具包. Logback优势 Logba ...

  9. 浅析 Java 内存模型

    文章转载于 飞天小牛肉 的 <「跬步千里」详解 Java 内存模型与原子性.可见性.有序性>.<JMM 最最最核心的概念:Happens-before 原则> 1. 为什么要学 ...

  10. 【原创】xenomai 在X86平台下中断响应时间测试

    1.中断响应时间 实时操作系统的意义就在于能够在确定的时间内处理各种突发的事件,而中断这些事件.系统抢占调度的触发点,因而衡量嵌入式实时操作系统的最主要.最具有代表性的性能指标参数无疑是中断响应时间. ...