linux 文件IO

Linux文件IO

C语言

PCB

task_struct结构体
/usr/src/linux-headers/include/linux/sched.h
files_struct结构体

文件描述符
一个进程默认打开3个文件描述符
STDIN_FILENO 0
STDOUT_FILENO 1
STDERR_FILENO 2

open/close
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
参数
path ：文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
flags：文件打开模式
mode: 用来规定对该文件的所有者，文件的用户组及系统中其他用户的访问权限，则文件权限为：mode&(~umask)
返回值
打开成功，返回文件描述符；
打开失败，返回－1


int close(int fd); 同理
read/write
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
返回值：成功返回读取的字节数，出错返回-1并设置errno，如果在调read之前已到达文件末尾，则这次read返回0
参数count是请求读取的字节数，读上来的数据保存在缓冲区buf中，同时文件的当前读
写位置向后移。这个读写
位置是记在内核中的，而使用C标准I/O库时的读写位置是用户空间I/O缓冲区中的位置
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
返回值：成功返回写入的字节数，出错返回-1并设置errno
写常规文件时，write的返回值通常等于请求写的字节数count，而向终端设备或网络写
则不一定。

阻塞和非阻塞

读常规文件是不会阻塞的，不管读多少字节，read一定会在有限的时间内返回。从终端
设备或网络读则不一定，如果从终端输入的数据没有换行符，调用read读终端设备就会阻
塞，如果网络上没有接收到数据包，调用read从网络读就会阻塞，至于会阻塞多长时间也是
不确定的，如果一直没有数据到达就一直阻塞在那里。同样，写常规文件是不会阻塞的，而
向终端设备或网络写则不一定。
现在明确一下阻塞（Block）这个概念。当进程调用一个阻塞的系统函数时，该进程被
置于睡眠（Sleep）状态，这时内核调度其它进程运行，直到该进程等待的事件发生了（比
如网络上接收到数据包，或者调用sleep指定的睡眠时间到了）它才有可能继续运行。与睡
眠状态相对的是运行（Running）状态，在Linux内核中，处于运行状态的进程分为两种情
况：
正在被调度执行。CPU处于该进程的上下文环境中，程序计数器（eip）里保存着该进程
的指令地址，通用寄存器里保存着该进程运算过程的中间结果，正在执行该进程的指令，正
在读写该进程的地址空间。
就绪状态。该进程不需要等待什么事件发生，随时都可以执行，但CPU暂时还在执行另
一个进程，所以该进程在一个就绪队列中等待被内核调度。系统中可能同时有多个就绪的进
程，那么该调度谁执行呢？内核的调度算法是基于优先级和时间片的，而且会根据每个进程
的运行情况动态调整它的优先级和时间片，让每个进程都能比较公平地得到机会执行，同时
要兼顾用户体验，不能让和用户交互的进程响应太慢。

lseek
每个打开的文件都记录着当前读写位置，打开文件时读写位置是0，表示文件开头，通
常读写多少个字节就会将读写位置往后移多少个字节。但是有一个例外，如果以O_APPEND方
式打开，每次写操作都会在文件末尾追加数据，然后将读写位置移到新的文件末尾。lseek
和标准I/O库的fseek函数类似，可以移动当前读写位置

fcntl
fcntl函数改变一个已打开的文件的属性，可以重新设置读、写、追加、非阻塞等标志（这
些标志称为File Status Flag），而不必重新open文件
int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock)
用fcntl改变File Status Flag

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define MSG_TRY "try again\n"
int main(void)
{
char buf[10];
int n;
int flags;
flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
flags |= O_NONBLOCK;
if (fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) == -1) {
perror("fcntl");
exit(1);
}
tryagain:
n = read(STDIN_FILENO, buf, 10);
if (n < 0) {
if (errno == EAGAIN) {
sleep(1);
write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY));
goto tryagain;
}
perror("read stdin");
exit(1);
}
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
return 0;
}