Что такое дескрипторы linux

Файловые дескрипторы Linux

Основными операциями, предоставляемыми ядром операционной системы программам (а точнее — процессам) для работы с файлами, являются системные вызовы open read, write и close. В соответствии со своими именами, эти системные вызовы предназначены для открытия и закрытия файла, для чтения из файла и записи в файл. Дополнительный системный вызов ioctl (input output control) используется для управления драйверами устройств и, как следствие, применяется в основном для специальных файлов устройств.

При запросе процесса на открытие файла системным вызовом оpen производится его однократный (относительно медленный) поиск имени файла в дереве каталогов и для запросившего процесса создается так называемый файловый дескриптор (описатель, от англ, descriptor).

Файловый дескриптор «содержит» информацию, описывающую файл, например индексный дескриптор inode файла на файловой системе, номера major и minor устройства, на котором располагается файловая система файла, режим открытия файла, и прочую служебную информацию.

При последующих операциях read и write доступ к самим данным файла происходит с использованием файлового дескриптора (что исключает медленный поиск файла в дереве каталогов).

Файловые дескрипторы пронумерованы и содержатся в таблице открытых процессом файлов, которую можно получить при помощи диагностической программы lsof.

В обратную сторону получить список процессов, открывших тот или иной файл, можно при помощи программ lsof и fuser, что бывает полезно для идентификации программ, «занявших» файловую систему, подлежащую отмонтированию.

Таблица файловых дескрипторов

$ lsof -р $$

COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME

. . . . . . . . .
bash 17975 john 1u CHR 136,2 0t0 5 /dev/pts/2

# lsof /dev/log

COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME

rsyslogd 543 syslog 0u unix 0xefef5680 0t0 1338 /dev/log

# fuser /dev/log

# ps p 543

PID TTY STAT TIME COMMAND
543 ? Sl 0:43 rsyslogd -c5

# lsof /var/log/syslog

COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME

rsyslogd 543 syslog lw REG 252,0 29039 26214496 /var/log/syslog

В первом примере из листинга выше показано получение списка файловых дескрипторов (столбец FD) процесса командного интерпретатора bash пользователя john, на котором файловый дескриптор номер 1 описывает открытый на чтение и запись и специальный символьный CHR файл устройства /dev/pts/2.

Во втором примере показано получение информации о процессе, открывшем файловый сокет unix с именем /dev/log (файловый дескриптор номер 0 на чтение и запись u) и обычный файл REG с именем /var/log/sysog (файловый дескриптор номер 1 на запись w).

Пронаблюдать за использованием системных вызовов файлового программного интерфейса в момент выполнения программам позволяет системный трассировщик strace.

Трассировка файлового программного интерфейса

$ date

Вт. окт. 15 18:17:42 MSK % 2018

$ strace -fe open, close, read, write, ioctl date

open(«/etc/localtime», 0_RDONLY|0_CLOEXEC) = 3

$ file /etc/localtime
/etc/localtime: timezone data, version 2, 13 gmt time flags, 13 std time flags, no leap

seconds, 77 transition tines, 13 abbreviation char
[email protected]:

$ ls -la /dev/dvd
lrwxrwxrwx 1 root root 3 окт. 16 18:09 /dev/dvd -> sr0

$ strace -fe open,close, read,write,ioctl eject

. . . . . . . . .
open(«/dev/sr0», O_RDWR|O_N0NBLOCK) = 3
ioctl(3, CDROMEJECT, 0x804cb4e) = 0
closed(3) = 0
[email protected]:

$ strace -fe open, read,write,close,ioctl setleds -L +num +scroll
ioctl(0, KDGKBLED, 0xbfe4f4ff) = 0
ioctl(0, KDGETLED, 0xbfe4f4fe) = 0
ioctl(0, KDSETLED, 0x3) = 0

Предположив, что программа date показывает правильное московское время, потому что узнаёт заданную временную зону MSK из некоего конфигурационного файла операционной системы, при трассировке ее «работы можно установить его точное имя — /etc/localtime.

Аналогично предположив, что программа eject открывает лоток привода CD/DVD при помощи специального файла устройства, при трассировке можно узнать имя файла /dev/sr0, номер файлового дескриптора при работе с файлом 3 и команду CDROMEJECT соответствующего устройству
драйвера ioctl_List.

Трассировка команды setleds показывает, что она вообще не открывает никаких файлов, но пользуется файловым дескриптором о так называемого стандартного потока ввода (прикрепленного, к текущему терминалу) и командами kdgetled и kdsetled драйвера консоли console_ioctl.

Источник

Русские Блоги

Подробные файловые дескрипторы Linux

Заявление об авторском праве: Пожалуйста, укажите источник при перепечатке, спасибо https://blog.csdn.net/xlinsist/article/details/51147212

Overview

Важно понимать, как Linux обрабатывает ввод и вывод. Как только мы поймем принцип, мы сможем правильно и умело использовать сценарий, чтобы вывести содержимое в нужное место. Мы также можем лучше понять перенаправление ввода и перенаправление вывода.

Стандартные файловые дескрипторы Linux

Дескриптор файла	сокращение	описание
0	STDIN	Стандартный ввод
1	STDOUT	Стандартный вывод
2	STDERR	Стандартный вывод ошибок

Системы Linux рассматривают все устройства как файлы, а Linux использует файловые дескрипторы для идентификации каждого файлового объекта. Фактически, мы можем представить, что дисплей и клавиатура нашего компьютера рассматриваются как файлы в системе Linux, и все они имеют соответствующие файловые дескрипторы, соответствующие им.

На самом деле наше взаимодействие с компьютером заключается в том, что я могу вводить некоторые инструкции, и это дает мне некоторую информацию. Тогда мы можем поставитьФайловый дескриптор 0 понимается как мой ввод при взаимодействии с компьютером, и этот ввод по умолчанию направлен на клавиатуру; Файловый дескриптор 1 понимается как вывод, когда я взаимодействую с компьютером, и этот вывод по умолчанию направляется на дисплей; Файловый дескриптор 2 понимается как выходная информация об ошибке компьютера, когда я взаимодействую с компьютером, и этот вывод по умолчанию соответствует местоположению, указанному файловым дескриптором 1;

Как я уже говорил выше, так как они по умолчанию, я могу их изменить. Следующая команда изменяет расположение стандартного вывода в файл xlinsist:

На этот раз, если я войду ls -al или ps Команда, наш терминал не будет ничего отображать. Теперь мы можем открыть новый терминал и посмотреть, есть ли в файле xlinsist содержимое, показанное в двух приведенных выше командах.Примечание: вы должны открыть новый терминал.

Таким же образом мы также можем изменить положение стандартного ввода. Во-первых, давайте посмотрим на то, что не изменилось:

То есть мы читаем xlinsist в пользовательскую переменную с клавиатуры. Это чтение требует моего ввода. Теперь я хочу изменить стандартную позицию стандартного ввода:

Как вы можете видеть из приведенной выше команды чтения, меня ни о чем не просили.

Разница между стандартным выводом ошибки и стандартным выводом заключается в том, что он выводится в случае ошибки команды. Это не так уж отличается, мы также можем изменить его вывод в любое место, которое мы хотим. Просто нам нужно изменить стандартный вывод с 1 на 2. Команда выглядит следующим образом:

• Конечно, в дополнение к 0, 1, 2 мы можем выделить наши собственные файловые дескрипторы. Посмотрите на следующий пример:

Вышеприведенная команда очень интересна: сначала я указываю дескриптор файла 6 на тестовый файл. Поскольку в отличие от дескриптора 1, все выходные данные будут естественно искать его и видеть, направлен ли он на экран или в файл. Поэтому, когда мы хотим найти дескриптор 6, нам нужно использовать & для ссылки на него. Фактически, мы можем рассматривать дескриптор файла как ссылку на файл, который может указывать на любой файл (включая отображение). Процесс наведения — это процесс изменения местоположения по умолчанию. И используйте амперсанд, чтобы найти целевой файл, на который он указывает, и записать в него данные.

Если вы действительно понимаете вышеприведенные принципы, мы можем воспроизвести любое перенаправление ввода, перенаправление вывода, и это небольшой случай. Теперь давайте возьмем более сложный пример, чтобы помочь вам организовать ваши идеи. Сценарий выглядит следующим образом:

Давайте разберемся с вышеприведенной командой шаг за шагом: во-первых, дескриптор файла 1 по умолчанию указывает на монитор. Используйте &, чтобы найти целевой файл, на который указывает дескриптор файла 1, который является монитором. Таким образом, дескриптор файла 3 также указывает на отображение. Затем мы изменили файл, на который указывает дескриптор файла 1, в тестовый файл. Затем выходные данные двух команд echo будут естественно искать дескриптор файла 1, а затем он обнаруживает, что дескриптор файла 1 указывает на тестовый файл, поэтому он записывает выходные данные в тестовый файл. Наконец, мы используем &, чтобы найти целевой файл, на который указывает дескриптор файла 3, который является дисплеем, и затем мы модифицируем файл, на который указывает дескриптор файла 1, для отображения. Следовательно, последняя команда echo естественным образом найдет дескриптор файла 1 и выведет его на дисплей.

Весь процесс таков, пока вы понимаете их принципы, вы не будете чувствовать растерянность, независимо от того, как вы будете обрабатывать перенаправления в сценариях в будущем. Ниже я представлю некоторые команды оболочки, относящиеся к файловым дескрипторам, которые могут сделать вас еще более мощным.

Некоторые команды оболочки, связанные с файловыми дескрипторами

На следующем рисунке показано значение вышеперечисленных пунктов

Теперь я модифицирую стандартный вывод ошибок:

Файл / dev / null, это очень специальный файл, все, что вы пишете, будет очищено. Вы можете записать данные, чтобы попробовать эффект.

1. Мы можем перенаправить стандартный вывод ошибок в / dev / null, тем самым отбрасывая сообщения об ошибках, которые мы не хотим сохранять
2. Мы можем быстро удалить данные из существующих файлов без предварительного удаления файла при его создании. Команда выглядит следующим образом:

Linux использует каталог / tmp для хранения файлов, которые не нужно хранить постоянно. Большинство систем Linux автоматически удаляют все файлы в каталоге / tmp при запуске.

Доступны следующие команды:

tee команда-чтение из стандартного ввода, запись в стандартный вывод и файлы.

Разница между каналами и перенаправлениями

Канал — это выход одной программы как вход другой программы.
Перенаправление — это перенаправление вывода в файл или стандартный поток.

Источник

11.2.1. Файловые дескрипторы

11.2.1. Файловые дескрипторы

Когда процесс получает доступ к файлу (что обычно называют открытием файла), то ядро возвращает ему файловый дескриптор, который затем используется процессом для всех операций с файлом. Файловые дескрипторы — это маленькие положительные целые числа, которые служат индексами массива открытых файлов, создаваемого ядром для каждого процесса.

Первые три файловых дескриптора для процессов (0, 1 и 2) имеют стандартное назначение. Первый, 0, известен как стандартный ввод (stdin) и является местом, откуда программы должны получать свой интерактивный ввод. Файловый дескриптор 1 называется стандартным выводом (stdout), и большая часть вывода программ должна быть направлена в него. Сообщения об ошибках должны направляться в стандартный поток ошибок (stderr), который имеет файловый дескриптор 2. Стандартная библиотека С следует этим правилам, поэтому gets() и printf() используют stdin и stdout соответственно, и это соглашение дает возможность командным оболочкам правильно перенаправлять ввод и вывод процессов.

Заголовочный файл представляет макросы STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO и STDERR_FILENO, которые вычисляются как файловые дескрипторы stdin, stdout и stderr соответственно. Использование этих символических имен делает код более читабельным.

Многие из файловых операций, которые манипулируют файловыми узлами inode, доступны в двух формах. Первая форма принимает в качестве аргумента имя файла. Ядро использует этот аргумент для поиска inode файла и выполняет соответствующую операцию над ним (обычно это включает следование символическим ссылкам). Вторая форма принимает файловый дескриптор в качестве аргумента и выполняет операцию над inode, на который он ссылается. Эти два набора системных вызовов используют похожие имена, но системные вызовы, работающие с файловыми дескрипторами, имеют префикс f. Например, системный вызов chmod() изменяет права доступа для файла, ссылка на который осуществляется по имени; fchmod() устанавливает права доступа к файлу, ссылаясь на него по указанному файловому дескриптору.

Чтобы меньше тратить слов, мы представим обе версии системных вызовов, если они существуют, а обсуждать будет только первую из их (та, которая использует имена файлов).

Читайте также

4.4.2.1. Отображение переменных FILE* на дескрипторы файлов

4.4.2.1. Отображение переменных FILE* на дескрипторы файлов Стандартные библиотечные функции ввода/вывода и переменные FILE* из , такие, как stdin, stdout и stderr, построены поверх основанных на дескрипторах файлов системных вызовах.Иногда полезно получить непосредственный

Наследуемые дескрипторы

Наследуемые дескрипторы Часто бывает так, что дочернему процессу требуется доступ к объекту, к которому можно обратиться через дескриптор, определенный в родительском процессе, и если этот дескриптор — наследуемый, то дочерний процесс может получить копию открытого

Абсолютные и самоопределяющиеся относительные дескрипторы безопасности

Абсолютные и самоопределяющиеся относительные дескрипторы безопасности Программа 15.5, позволяющая изменять ACL, удобна тем, что просто заменяет один дескриптор безопасности (SD) другим. В то же время, при замене существующих SD следует проявлять осторожность, поскольку они

11.2.1. Файловые дескрипторы

11.2.1. Файловые дескрипторы Когда процесс получает доступ к файлу (что обычно называют открытием файла), то ядро возвращает ему файловый дескриптор, который затем используется процессом для всех операций с файлом. Файловые дескрипторы — это маленькие положительные целые

Индексные дескрипторы

Индексные дескрипторы Индексный дескриптор, или inode, содержит информацию о файле, необходимую для обработки данных, т.е. метаданные файла. Каждый файл ассоциирован с одним inode, хотя может иметь несколько имен в файловой системе, каждое из которых указывает на один и тот же

Виртуальные индексные дескрипторы

Виртуальные индексные дескрипторы Дисковый файл обычно имеет связанную с структуру данных, называемую метаданными или inode, где хранятся основные характеристики данного файла и с помощью которой обеспечивается доступ к его данным. Одним из исключений из этого правила

2.5 Индексные дескрипторы

2.5 Индексные дескрипторы Файл имеет несколько атрибутов: имя, содержимое и служебную информацию (права доступа и даты модификации). Служебная информация размещается в индексном дескрипторе вместе с важной системной информацией, такой, как размер файла, место хранения

16.3. Индексные дескрипторы файлов

16.3. Индексные дескрипторы файлов Каждому файлу на диске соответствует один и только один индексный дескриптор файла, который идентифицируется своим порядковым номером — индексом файла. Это означает, что число файлов, которые могут быть созданы в файловой системе,

Файловые таблицы

Файловые таблицы Эта группа таблиц содержит информацию обо всех файлах, составляющих программный продукт. Большая часть этих файлов перечислена в таблице File. Таблица Directory не входит в эту группу, но, тем не менее, очень тесно связана с ней, так как отражает структуру

1.1.3. Дескрипторы вместо классов

1.1.3. Дескрипторы вместо классов Программируя в Delphi, мы быстро привыкаем к тому, что каждый объект реализуется экземпляром соответствующего класса. Например, кнопка реализуется экземпляром класса TButton, контекст устройства — классом TCanvas. Но когда создавались первые

Файловые менеджеры

Файловые менеджеры На протяжении всей книги уже не раз упоминалось о двух популярных файловых менеджерах – Konqueror из KDE и Nautilus из GNOME. Пользователям, работающим в консоли, можно предложить Midnight Commander (пакет mc). Две панели сине-белого цвета со строкой меню, расположенной

7.2.5. Дескрипторы файлов процесса

7.2.5. Дескрипторы файлов процесса Элемент fd файловой системы /proc — это подкаталог, в котором содержатся записи обо всех файлах, открытых процессом. Каждая запись представляет собой символическую ссылку на файл или устройство. Через эти ссылки можно осуществлять чтение и

6.5. Файловые структуры

6.5. Файловые структуры Файловая структура может быть одно– или многоуровневой. В одноуровневой структуре на носителе информации имена файлов образуют линейную последовательность, в многоуровневой, или иерархической, – древовидную структуру. Примером такой структуры

6.6. Файловые системы

6.6. Файловые системы 6.6.1. Назначение и функционирование файловой системы В операционных системах файловая система относится к основным понятиям и определяется как общая система, которая устанавливает правила присвоения имен файлам, хранение, организацию и обработку

Источник