Файловый дескриптор

В Linux библиотека libc открывает для каждого запущенного приложения(процесса) 3 файл дескриптора, с номерами 0,1,2. Больше информации вы можете найти man stdio и man stdout

• Файл дескриптор 0 называется STDIN и ассоциируется с вводом данных у приложения

• Файл дескриптор 1 называется STDOUT и используется приложениями для вывода данных, например командами print

• Файл дескриптор 2 называется STDERR и используется приложениями для вывода данных, сообщающих об ошибке

Файловые дескрипторы процесса Каждый процесс в Unix/Linux имеет таблицу файловых дескрипторов, представляющую собой структуру, похожую на массив, в которой хранятся ссылки на файлы (файлы, сокеты и т. д.), открытые процессом. Эта таблица является локальной для процесса.

System File Table Системная таблица файлов — это структура данных ядра, которая содержит метаданные обо всех открытых файлах, включая информацию об их местоположении, режиме доступа, текущей позиции и т. д. Каждая запись в таблице файлов соответствует файловому дескриптору, предоставляя общую информацию для нескольких процессов.

• File Offset: Current read/write position in the file.

• Access Mode: Read, write, or read-write mode (e.g., O_RDONLY, O_WRONLY).

• Pointer to Inode: Links the file table entry to the inode.

• Reference Count: Tracks how many file descriptors or processes share this entry.

System Inode Table inode — это структура данных, которая содержит метаданные о файле, такие как его размер, разрешения, владелец, временные метки и указатели на блоки данных на диске.

Связь между Process FD table <–> System Table <–> Inode Table

/proc В директории /proc содержатся виртуальные файлы. Эти файлы перечислены в списке, но не существуют на диске, операционная система создает их “на лету”, когда вы пытаетесь прочитать их.

Что внутри процесса? Директории с номерными именами представляют все текущие процессы. Когда процесс заканчивается, его субдиректория в директории /proc автоматически исчезает. Если вы откроете эти директории, пока они еще существуют, внутри вы обнаружите множество файлов, таких как:

attr             cpuset   fdinfo    mountstats  stat
auxv             cwd      loginuid  oom_adj     statm
clear_refs       environ  maps      oom_score   status
cmdline          exe      mem       root        task
coredump_filter  fd       mounts    smaps       wchan

Наиболее важные файлы:

• cmdline: Содержит команду, запустившую процесс, со всеми своими параметрами.

• cwd: Содержит симлинк на текущую работающую директорию (current working directory - CWD), ссылку на исполняемый файл процесса, и ссылку на его корневую директорию.

• environ: Содержит все переменные среды окружения для данного процесса.

• fd: Содержит все файловые дескрипторы для данного процесса, показывая, какие файлы или устройства процесс задействует.

• maps, statm, and mem: Относятся к памяти задействованной в процессе.

• stat and status: Содержит информацию о статусе процесса.

Пример Запустив программу с инициализацией сокета (возвращаемое значение - идентификатор файлового дескриптора) можно наблюдать появление нового файлового дескриптора для данного сокета.

В данном случае скомпилированный бинарный файл имеет название my_server. Найти местоположение файловых дескрипторов для программы можно двумя командами:

ps aux | grep -i my_server # можно увидеть номер процесса вашей программы <my_server>
ls -l /proc/<номер процесса>/fd/

Попробуем следующий эксперимент:

Что такое /dev/pts?