Linux：文件描述符详解

news2024/11/16 1:54:58

相关阅读

Linuxicon-default.png?t=O83Ahttps://blog.csdn.net/weixin_45791458/category_12234591.html?spm=1001.2014.3001.5482

        Linux中的所有进程，都拥有自己的文件描述符(File Descriptor, FD)，它是操作系统在管理进程和文件时的一种抽象概念。每个文件描述符由一个非负整数表示，用来标识进程已打开的文件、输入输出流、网络套接字等资源。一个进程可以打开的文件描述符是有上限的，可以通过ulimit命令查询，如例1所示。

# 例1
zhangchen@test:~$ ulimit -n # 查询当每个进程的文件描述符数量上限
1048576

        每个正在运行的进程，都会在虚拟文件系统的目录/proc下用一个子目录表示，目录名为进程的id号。当一个进程创建时，操作系统会为其分配一个未使用的id号并在目录/proc下创建相应的目录；当一个进程执行完毕退出时，操作系统会删除相应的目录并回收id号。

        在目录/proc/pid/fd(pid指具体的进程id号)中，可以找到名为0、1、2...的链接文件，它们指向了相应的文件描述符代表的资源，例2展示了如何查看当前Bash进程的文件描述符。

# 例2
zhangchen@test:~$ ps   # 查询Bash进程的id号
    PID TTY          TIME CMD
2556994 pts/3    00:00:00 bash
2557252 pts/3    00:00:00 ps
zhangchen@test:~$ ls -al /proc/2556994/fd   # 显示虚拟文件系统中bash进程的文件描述符目录
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:53 0 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:53 1 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:53 2 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:53 255 -> /dev/pts/3

        其中文件描述符0、1、2尤为重要，它们是所有进程在创建时就默认拥有的文件描述符，分别表示标准输入(stdin)、标准输出(stdout)和标准错误输出(stderr)。从例2中可以看出它们都指向了/dev/pts/0这个伪终端设备(Pseudo-Terminal Slave)，这是因为该终端是从GUI界面启动的（ssh远程连接的终端也是如此），如果是利用Ctrl+Alt+F*启动的终端，则会显示是/dev/tty*之类的设备。

        在目录/dev下可以找到三个链接文件stdin、stdout和stderr，它们指向了当前进程的文件描述符0、1、2，如例3所示。

# 例3
zhangchen@test:~$ ls -al /dev/std* # 查询标准输入、输出、错误设备
lrwxrwxrwx 1 root root 15  7月 12 17:37 /dev/stderr -> /proc/self/fd/2
lrwxrwxrwx 1 root root 15  7月 12 17:37 /dev/stdin -> /proc/self/fd/0
lrwxrwxrwx 1 root root 15  7月 12 17:37 /dev/stdout -> /proc/self/fd/1

        其中/proc/self是一个链接文件，指向了当前进程的目录，也就是说如果使用ls /proc命令，则显示其指向的是进程ls的目录，如例4所示。

# 例4
zhangchen@test:~$ ls -al /proc/self  # 查询当前进程(即ls)的信息
lrwxrwxrwx 1 root root 0  7月 12 17:37 /proc/self -> 2557940 # 指向了/proc/2557940

zhangchen@test:~$ ls -al /proc/self  # 查询当前进程(即ls)的信息
lrwxrwxrwx 1 root root 0  7月 12 17:37 /proc/self -> 2557972 # 指向了/proc/2557972

zhangchen@test:~$ ls -al /proc/self  # 查询当前进程(即ls)的信息
lrwxrwxrwx 1 root root 0  7月 12 17:37 /proc/self -> 2557975 # 指向了/proc/2557975

        从例4中可以看出 ，连续三次使用ls命令得到的结果是不同的，这是因为每次执行ls命令都会创建一个新的进程并分配给一个未使用的id号（它们可能相等，因为执行完毕后id号会被回收，但在该例中不相等）。
        有些偏题了，我们回到文件描述符，当创建了一个新的终端并查询其文件描述符时，会发现文件描述符0、1、2指向了另一个伪终端设备/dev/pts/8，如例5所示。

# 例5
zhangchen@test:~$ ps   # 查询Bash进程的id号
    PID TTY          TIME CMD
2559706 pts/3    00:00:00 bash
2559728 pts/3    00:00:00 ps
zhangchen@test:~$ ls -al /proc/2559706/fd   # 显示虚拟文件系统中Bash进程的文件描述符目录
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:54 0 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:54 1 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:54 2 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:54 255 -> /dev/pts/8

        默认情况下，子进程被创建并替换后会继承父进程的文件描述符（可以通过设置FD_CLOEXEC标志改变替换后是否继承文件描述符），为了进行验证，首先介绍一个命令exec。exec命令可以用于进程替换，也可用于操作Bash进程的文件描述符，如例6所示。在此基础上如果使用sleep 100 &命令，查询其文件描述符会发现与Bash进程的相同，如例7所示。

# 例6
zhangchen@test:~$ exec 3> output.txt   # 在当前Bash进程以写方式打开output.txt文件，分配文件描述符3
zhangchen@test:~$ ps   # 查询Bash进程的id号
    PID TTY          TIME CMD
2559706 pts/3    00:00:00 bash
2559947 pts/3    00:00:00 ps
zhangchen@test:~$ ls -al /proc/2559706/fd   # 显示虚拟文件系统中Bash进程的文件描述符目录
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:54 0 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:54 1 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:54 2 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 13:54 255 -> /dev/pts/8
l-wx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:02 3 -> /home/zhangchen/output.txt
# 例7
zhangchen@test:~$ sleep 100 & # 一个后台执行的测试命令
[1] 2560074
zhangchen@test:~$ ls -al /proc/2560074/fd   # 显示虚拟文件系统中sleep进程的文件描述符目录
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:03 0 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:03 1 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:03 2 -> /dev/pts/8
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:03 255 -> /dev/pts/8
l-wx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:03 3 -> /home/zhangchen/output.txt

        例8展示了在Python中打开一个文件，并显示其文件描述符。

# 例8
# 文件：test.py

import time
file = open('example.txt', 'w') # 打开文件
fd = file.fileno() # 获取文件描述符
print("File descriptor assigned: {}".format(fd)) # 输出文件描述符
time.sleep(60) # 等待60秒
file.close() # 关闭文件



zhangchen@test:~$ python test.py & # 一个后台执行的Python进程
[2] 11491
File descriptor assigned: 3
zhangchen@test:~$ ls -al /proc/11491/fd   # 显示虚拟文件系统中python进程的文件描述符目录
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:06 0 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:06 1 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:06 2 -> /dev/pts/0
l-wx------ 1 zhangchen test 64  9月 20 17:06 3 -> /home/zhangchen/example.txt

        看起来像是Linux会选择优先当前未使用最小的文件描述符，这是对的！但是否Python进程只打开过example.txt一个文件？答案是否定的（显然，Python进程肯定还打开了test.py文件）。

        一个命令的执行可能牵涉到多次打开文件、关闭文件的过程，例9使用了strace命令观察了cat命令执行的过程。

# 例9
zhangchen@test:~$ strace cat tt
execve("/usr/bin/cat", ["cat", "tt"], 0x7fff10389408 /* 67 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0x1472000
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f8c9f2f0000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/opt/Synopsys/LC2018/lc/O-2018.06-SP1/linux64/lc/shlib/tls/x86_64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat("/opt/Synopsys/LC2018/lc/O-2018.06-SP1/linux64/lc/shlib/tls/x86_64", 0x7ffe8d6e3750) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/opt/Synopsys/LC2018/lc/O-2018.06-SP1/linux64/lc/shlib/tls/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat("/opt/Synopsys/LC2018/lc/O-2018.06-SP1/linux64/lc/shlib/tls", 0x7ffe8d6e3750) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/opt/Synopsys/LC2018/lc/O-2018.06-SP1/linux64/lc/shlib/x86_64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat("/opt/Synopsys/LC2018/lc/O-2018.06-SP1/linux64/lc/shlib/x86_64", 0x7ffe8d6e3750) = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/opt/Synopsys/LC2018/lc/O-2018.06-SP1/linux64/lc/shlib/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat("/opt/Synopsys/LC2018/lc/O-2018.06-SP1/linux64/lc/shlib", {st_mode=S_IFDIR|0777, st_size=4096, ...}) = 0
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=126574, ...}) = 0
mmap(NULL, 126574, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f8c9f2d1000
close(3)                                = 0
open("/lib64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0`&\2\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2156240, ...}) = 0
mmap(NULL, 3985920, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7f8c9ed02000
mprotect(0x7f8c9eec5000, 2097152, PROT_NONE) = 0
mmap(0x7f8c9f0c5000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1c3000) = 0x7f8c9f0c5000
mmap(0x7f8c9f0cb000, 16896, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f8c9f0cb000
close(3)                                = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f8c9f2d0000
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f8c9f2ce000
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f8c9f2ce740) = 0
mprotect(0x7f8c9f0c5000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x60b000, 4096, PROT_READ)     = 0
mprotect(0x7f8c9f2f1000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7f8c9f2d1000, 126574)          = 0
brk(NULL)                               = 0x1472000
brk(0x1493000)                          = 0x1493000
brk(NULL)                               = 0x1493000
open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=106172832, ...}) = 0
mmap(NULL, 106172832, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f8c987c0000
close(3)                                = 0
fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
open("tt", O_RDONLY)                    = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=6, ...}) = 0
fadvise64(3, 0, 0, POSIX_FADV_SEQUENTIAL) = 0
read(3, "test\n\n", 65536)              = 6
write(1, "test\n\n", 6test

)                 = 6
read(3, "", 65536)                      = 0
close(3)                                = 0
close(1)                                = 0
close(2)                                = 0
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

        可以看出，cat命令在执行时，打开过三类文件（标准输入、输出和错误不用打开，因为它们继承自父进程），而且文件描述符的值其实就是系统调用open函数的返回值。

# 动态链接相关的文件
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 # 分配文件描述符3
*****
close(3) # 关闭文件描述符3
open("/lib64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 # 分配文件描述符3
*****
close(3) # 关闭文件描述符3

# 本地语言环境文件
open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 # 分配文件描述符3
*****
close(3) # 关闭文件描述符3

# 目标文件(tt)
open("tt", O_RDONLY) = 3 # 分配文件描述符3
*****
close(3) # 关闭文件描述符3

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/2160173.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

胤娲科技：DeepMind的FermiNet——带你穿越“薛定谔的早餐桌”

胤娲科技：DeepMind的FermiNet——带你穿越“薛定谔的早餐桌”

当AI遇上量子迷雾，FermiNet成了你的“量子导航仪” 想象一下，你早晨醒来，发现家里的厨房变成了薛定谔的实验室，你的咖啡杯和吐司同时处于“存在与不存在”的叠加态。 你伸手去拿，却不确定会不会摸到冰冷的空气或是热腾…
阅读更多...
文献笔记 - Reinforcement Learning for UAV Attitude Control

文献笔记 - Reinforcement Learning for UAV Attitude Control

这篇博文是自己看文章顺手做的笔记 只是简单翻译和整理 仅做个人参考学习和分享 如果作者看到觉得内容不妥请联系我 我会及时处理 本人非文章作者，文献的引用格式如下，原文更有价值 Koch W, Mancuso R, West R, et al. Reinforcement learning for UA…
阅读更多...
前端——表单和输入

前端——表单和输入

今天我们来学习web前端中的表单和输入 表单 HTML 表单用于收集用户的输入信息，用表单标签来完成服务器的一次交互。 HTML 表单表示文档中的一个区域，此区域包含交互控件，将用户收集到的信息发送到 Web 服务器。 HTML 表单通常包含各种输入…
阅读更多...
【android10】【binder】【3.向servicemanager注册服务】

【android10】【binder】【3.向servicemanager注册服务】

系列文章目录 可跳转到下面链接查看下表所有内容https://blog.csdn.net/handsomethefirst/article/details/138226266?spm1001.2014.3001.5501文章浏览阅读2次。系列文章大全https://blog.csdn.net/handsomethefirst/article/details/138226266?spm1001.2014.3001.5501 目录 …
阅读更多...
为什么AI不会夺去软件工程师的工作？

为什么AI不会夺去软件工程师的工作？

▼ 自从AI大模型爆火以来，我每天的工作中，已经有大量的真实代码是通过AI完成的。人工智能辅助下的编程，确实大幅减轻了我的工作负担，大大提高了生产力。 大语言模型是如此成功，以至于无可避免地在开发者社区中引起了…
阅读更多...
TortoiseSVN提交时忽略某些文件夹，不让它在提交列表中出现

TortoiseSVN提交时忽略某些文件夹，不让它在提交列表中出现

1.首先右键，点击属性 2.新建一个忽略规则，点击确定即可
阅读更多...
【React】原理

【React】原理

笔记来源：小满zs 虚拟 DOM // react.js // jsx > babel | swc > React.createElement const React {createElement(type, props, ...children) {return {type,props: {...props,children: children.map(child > typeof child object ? child : React.cr…
阅读更多...
算法揭秘：时间复杂度与空间复杂度的实用指南

算法揭秘：时间复杂度与空间复杂度的实用指南

在我们编程的过程中，算法是解决问题的核心。而在评估算法的优劣时，时间复杂度和空间复杂度是两个不可或缺的概念。无论你是刚入门的编程小白，还是希望深入了解的学习者，理解这两个概念都能帮助你写出更高效的代码。今天&#xff0…
阅读更多...
一步到位的智慧：BI可视化大屏在复杂环境中如何精准拾取目标

一步到位的智慧：BI可视化大屏在复杂环境中如何精准拾取目标

在可视化设计器中实现良好的组件拾取功能，是提升用户体验和设计效率的关键。它们不仅能够提升用户体验和操作效率，还能够增强设计的灵活性和精度，促进设计创新，并最终提升设计的质量和价值。因此，在可视化设计过程中&a…
阅读更多...
【leetcode】环形链表、最长公共前缀

【leetcode】环形链表、最长公共前缀

题目：环形链表 解法一：哈希表 创建一个哈希表，遍历链表先判断哈希表中是否含有要放入哈希表中的节点，如果该节点已在哈希表中出现那么说明该链表是环形的；如果链表节点出现nullptr那么就退出循环，该链表是…
阅读更多...
AI美女横扫小红书：虚拟魅力如何颠覆网红时代？真真假假难辨，但是一样美！

AI美女横扫小红书：虚拟魅力如何颠覆网红时代？真真假假难辨，但是一样美！

最近， 关于AI美女在小红书上“屠版”的消息引发了广泛讨论。根据一位网友的群聊记录，他声称利用文生图模型生成AI美女图片，并通过账号矩阵管理软件操控了1327个小红书账号，成功将平台“屠版”。 更令人惊讶的是，小红…
阅读更多...
React-Native 中使用 react-native-image-crop-picker 在华为手机上不能正常使用拍照功能

React-Native 中使用 react-native-image-crop-picker 在华为手机上不能正常使用拍照功能

背景: React-Native 0.66 中使用 react-native-image-crop-picker 在安卓 华为手机上不能正常使用拍照功能, 其他品牌正常 代码如下: import ImagePicker from react-native-image-crop-picker;ImagePicker.openCamera(photoOptions).then(image > {callback(image);}) …
阅读更多...
html+css（如何用css做出京东页面，静态版）

html+css（如何用css做出京东页面，静态版）

<!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><meta name"viewport" content"widthdevice-width, initial-scale1.0"><title>京东</title><link rel"stylesheet&q…
阅读更多...
对c语言中的指针进行深入全面的解析

对c语言中的指针进行深入全面的解析

1.普通的指针: 实际上指针就是存放地址的变量&#xff0c;eg: int a10; int *p&a; 拆分一下int *中的*说明p是一个指针&#xff0c;int是它所指向的类型&#xff1b; 2.字符串指针和字符串数组 char*str1"abcd"; 先看这一个&#xff0c;这个就是一个字符串…
阅读更多...
振弦式渗压计智慧水利工程 适用恶劣环境有保障

振弦式渗压计智慧水利工程 适用恶劣环境有保障

产品概述 振弦式渗压计适合埋设在水工建筑物和基岩内&#xff0c;或安装在测压管、钻孔、堤坝、管道或压力容器中&#xff0c;以测量孔隙水压力或液位。主要部件均采用特殊钢材制造&#xff0c;适合在各种恶劣环境中使用。特殊的稳定补偿技术使传感器具有极小的温度补偿系数。…
阅读更多...
量产AI美女？一文讲清“数字尤物”背后的AI绘画的商机

量产AI美女？一文讲清“数字尤物”背后的AI绘画的商机

这些AI美女都有刷到过吧&#xff1f;从国外Youtube的视频封面图的丰满hotgirl&#xff0c;到小红书笔记各式风格数字尤物&#xff0c;都已悄咪咪混入我们的社交媒体,而且“她们”的伪装技能越发满级! 更多实操教程和AI绘画工具&#xff0c;可以扫描下方&#xff0c;免费获取 本…
阅读更多...
(undone) 声音信号处理基础知识(10) （Demystifying the Fourier Transform: The Intuition）

(undone) 声音信号处理基础知识(10) （Demystifying the Fourier Transform: The Intuition）

参考&#xff1a;https://www.youtube.com/watch?vXQ45IgG6rJ4 FT 可以把时域信息转为频域信息 以下是对于 FT 的一些 intuition-level 的理解&#xff1a; 1.FT 会把原始信号跟不同频率的一系列正弦波对比 2.对于每一个正弦波频率&#xff0c;我们会得到一个标量 和 一个相…
阅读更多...
Unreal Engine 5 C++: 编辑器工具编写入门01（中文解释）

Unreal Engine 5 C++: 编辑器工具编写入门01（中文解释）

目录 准备工作 1.创建插件 2.修改插件设置 快速资产操作&#xff08;quick asset action) 自定义编辑器功能 0.创建编辑器button&#xff0c;测试debug message功能 大致流程 详细步骤 1.ctrlF5 launch editor 2.创建新的cpp class&#xff0c;derived from AssetAction…
阅读更多...
Vue中nextTick的底层原理

Vue中nextTick的底层原理

Vue中nextTick的底层原理 前言一、异步更新队列二、前置知识2.1 JS 运行机制2.2 异步任务的类型 三、nextTick 实现原理3.1 Vue.nextTick 内部逻辑3.2 vm.$nextTick 内部逻辑3.3 源码解读3.4 为什么优先使用微任务&#xff1a; 前言 知其然且知其所以然&#xff0c;Vue 作为目…
阅读更多...
UWB为什么是首选的室内定位技术

UWB为什么是首选的室内定位技术

超宽带 (UWB) 是一种基于 IEEE 802.15.4a 和 802.15.4z 标准的无线通信技术&#xff0c;能够非常准确地测量无线电信号的飞行时间&#xff0c;从而实现厘米级精度的距离/位置测量。 除了这一独特功能外&#xff0c;UWB 还提供数据通信能力&#xff0c;且功耗极低&#xff0c;使…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023