Cosa sono i descrittori di file, spiegati in termini semplici?

1. Quale sarebbe una descrizione più semplificata dei descrittori di file rispetto a quella di Wikipedia? Perché sono richiesti? Ad esempio, prendi i processi di shell come esempio e come si applica?

2. Una tabella dei processi contiene più di un descrittore di file. Se si, perché?

In parole semplici, quando si apre un file, il sistema operativo crea una voce per rappresentare quel file e memorizzare le informazioni su quel file aperto. Quindi se ci sono 100 file aperti nel tuo SO allora ci saranno 100 voci nel SO (da qualche parte nel kernel). Queste voci sono rappresentate da numeri interi come (... 100, 101, 102 ....). Questo numero di voce è il descrittore di file. Quindi è solo un numero intero che rappresenta in modo univoco un file aperto nel sistema operativo. Se il processo apre 10 file, la tabella del processo avrà 10 voci per i descrittori di file.

Allo stesso modo quando si apre un socket di rete, è anche rappresentato da un numero intero e si chiama Socket Descriptor. Spero che tu capisca.

Un descrittore di file è un handle opaco che viene utilizzato nell'interfaccia tra spazio utente e kernel per identificare le risorse di file / socket. Pertanto, quando si utilizza open()o socket()(il sistema chiama per interfacciarsi al kernel), viene fornito un descrittore di file, che è un numero intero (in realtà è un indice nella struttura dei processi u - ma questo non è importante). Pertanto, se si vuole interfacciarsi direttamente con il kernel, utilizzando chiamate di sistema a read(), write(), close()ecc il manico si utilizza è un descrittore di file.

C'è uno strato di astrazione sovrapposto alle chiamate di sistema, che è l' stdiointerfaccia. Ciò fornisce più funzionalità / caratteristiche rispetto alle chiamate di sistema di base. Per questa interfaccia, l'handle opaco che ottieni è a FILE*, che viene restituito dalla fopen()chiamata. Ci sono molte molte funzioni che utilizzano l' stdiointerfaccia fprintf(), fscanf(), fclose(), che sono lì per fare la vita più facile. In C, stdin, stdout, e stderrsono FILE*, che in UNIX, rispettivamente, per mappare descrittori di file 0, 1e 2.

Ascoltalo da Horse's Mouth: APUE (Richard Stevens).
Al kernel, tutti i file aperti sono indicati dai descrittori di file. Un descrittore di file è un numero non negativo.

Quando apriamo un file esistente o creiamo un nuovo file, il kernel restituisce un descrittore di file al processo. Il kernel mantiene una tabella di tutti i descrittori di file aperti, che sono in uso. L'assegnazione dei descrittori di file è generalmente sequenziale e vengono assegnati al file come successivo descrittore di file libero dal pool di descrittori di file gratuiti. Quando chiudiamo il file, il descrittore di file viene liberato ed è disponibile per ulteriori riparazioni.
Vedi questa immagine per maggiori dettagli:

Quando vogliamo leggere o scrivere un file, identifichiamo il file con il descrittore di file che è stato restituito dalla chiamata di funzione open () o create () e lo usiamo come argomento per read () o write () .
È per convenzione che le shell di sistema UNIX associano il descrittore di file 0 con l' input standard di un processo, il descrittore di file 1 con output standard e il descrittore di file 2 con errore standard .
Il descrittore di file varia da 0 a OPEN_MAX. Il valore massimo del descrittore di file può essere ottenuto con ulimit -n. Per ulteriori informazioni, consulta il terzo capitolo del libro APUE.

Altre risposte hanno aggiunto grandi cose. Aggiungerò solo i miei 2 centesimi.

Secondo Wikipedia lo sappiamo per certo: un descrittore di file è un numero intero non negativo. La cosa più importante che penso manchi, sarebbe quella di dire:

I descrittori di file sono associati a un ID processo.

Sappiamo che i descrittori di file più famosi sono 0, 1 e 2. 0 corrisponde a STDIN, 1 a STDOUTe 2 a STDERR.

Ad esempio, prendi i processi di shell come esempio e come si applica?

Dai un'occhiata a questo codice

#>sleep 1000 &
[12] 14726

Abbiamo creato un processo con l'id 14726 (PID). Usando il lsof -p 14726possiamo ottenere le cose in questo modo:

COMMAND   PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF    NODE NAME
sleep   14726 root  cwd    DIR    8,1     4096 1201140 /home/x
sleep   14726 root  rtd    DIR    8,1     4096       2 /
sleep   14726 root  txt    REG    8,1    35000  786587 /bin/sleep
sleep   14726 root  mem    REG    8,1 11864720 1186503 /usr/lib/locale/locale-archive
sleep   14726 root  mem    REG    8,1  2030544  137184 /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.27.so
sleep   14726 root  mem    REG    8,1   170960  137156 /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.27.so
sleep   14726 root    0u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    1u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    2u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6

La quarta colonna FD e la successiva colonna TYPE corrispondono al tipo di descrittore di file e al descrittore di file.

Alcuni dei valori per l'FD possono essere:

cwd – Current Working Directory
txt – Text file
mem – Memory mapped file
mmap – Memory mapped device

Ma il descrittore di file reale è sotto:

NUMBER – Represent the actual file descriptor. 

Il carattere dopo il numero, ad esempio "1u", rappresenta la modalità di apertura del file. r per leggere, w per scrivere, u per leggere e scrivere.

TYPE specifica il tipo di file. Alcuni dei valori di TYPE sono:

REG – Regular File
DIR – Directory
FIFO – First In First Out

Ma tutti i descrittori di file sono CHR - File speciale carattere (o file dispositivo carattere)

Ora, siamo in grado di identificare i descrittori di file per STDIN, STDOUTe STDERRfacile con lsof -p PID, o siamo in grado di vedere lo stesso se noi ls /proc/PID/fd.

Si noti inoltre che la tabella dei descrittori di file di cui il kernel tiene traccia non è la stessa della tabella dei file o della tabella degli inode. Questi sono separati, come hanno spiegato alcune altre risposte.

Potresti chiederti dove sono fisicamente questi descrittori di file e in cosa sono memorizzati /dev/pts/6ad esempio

sleep   14726 root    0u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    1u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    2u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6

Bene, /dev/pts/6vive puramente nella memoria. Questi non sono file regolari, ma i cosiddetti file di dispositivi a caratteri . Puoi verificarlo con: ls -l /dev/pts/6e inizieranno con c, nel mio caso crw--w----.

Solo per ricordare la maggior parte di Linux come OS definire sette tipi di file:

• File regolari
• Elenchi
• File del dispositivo carattere
• Blocca i file del dispositivo
• Socket di dominio locale
• Named pipe (FIFOs) e
• Collegamenti simbolici

Più punti riguardanti File Descriptor:

1. File Descriptors(FD) sono numeri interi non negativi (0, 1, 2, ...)associati ai file aperti.

2. 0, 1, 2sono standard FD 's che corrisponde STDIN_FILENO, STDOUT_FILENOe STDERR_FILENO(definito unistd.h) aperta per impostazione predefinita a nome della shell all'avvio del programma.

3. Gli FD sono allocati in ordine sequenziale, ovvero il valore intero non allocato più basso possibile.

4. Gli FD per un particolare processo possono essere visualizzati in /proc/$pid/fd(su sistemi basati su Unix).

In aggiunta ad altre risposte, unix considera tutto come un file system. La tua tastiera è un file che viene letto solo dal punto di vista del kernel. Lo schermo è un file di sola scrittura. Allo stesso modo, anche le cartelle, i dispositivi di input-output ecc. Sono considerati file. Ogni volta che viene aperto un file, dire quando i driver di dispositivo [per file di dispositivo] richiedono un open () o un processo apre un file utente, il kernel alloca un descrittore di file, un numero intero che specifica l'accesso a quel file in modo che sia di sola lettura , scrivere solo ecc. [per riferimento: https://en.wikipedia.org/wiki/Everything_is_a_file ]

Descrittori di file (FD):

• In Linux / Unix , tutto è un file. File regolari, directory e persino dispositivi sono file. Ogni file ha un numero associato chiamato File Descriptor (FD).
• Lo schermo ha anche un descrittore di file. Quando viene eseguito un programma, l'output viene inviato al descrittore di file della schermata e sul monitor viene visualizzato l'output del programma. Se l'output fosse inviato al descrittore di file della stampante, l'output del programma sarebbe stato stampato.
  
  Reindirizzamento errori:
  ogni volta che si esegue un programma / comando sul terminale, 3 file sono sempre aperti
  1. input standard
  2. uscita standard
  3. errore standard.
  
  Questi file sono sempre presenti ogni volta che si esegue un programma. Come spiegato prima di un descrittore di file, è associato a ciascuno di questi file.
  File                                        Descrittore File
  Input standard STDIN 0
  Output standard STDOUT 1
  Errore standard STDERR 2
  
  
• Ad esempio, durante la ricerca di file, in genere si ottengono errori di autorizzazione negata o altri tipi di errori. Questi errori possono essere salvati in un determinato file.
  Esempio 1

$ ls mydir 2> errorsfile.txt

Il descrittore di file per l'errore standard è 2.
Se non esiste alcuna directory denominata mydir, l'output del comando verrà salvato nel file errorfile.txt
Usando "2>" reindirizziamo l'output dell'errore a un file chiamato "errorfile. txt "
Pertanto, l'output del programma non è ingombro di errori.

Spero che tu abbia la tua risposta

Qualsiasi sistema operativo ha processi (p) in esecuzione, ad esempio p1, p2, p3 e così via. Ogni processo di solito fa un uso continuo dei file.

Ogni processo è costituito da un albero dei processi (o una tabella dei processi, in un altro fraseggio).

Di solito, i sistemi operativi rappresentano ogni file in ogni processo con un numero (vale a dire, in ogni albero / tabella del processo).

Il primo file utilizzato nel processo è file0 , il secondo è file1 , il terzo è file2 e così via.

Qualsiasi tale numero è un descrittore di file.

I descrittori di file sono generalmente numeri interi (0, 1, 2 e non 0,5, 1,5, 2,5).

Dato che spesso descriviamo i processi come "tabelle di processo" e dato che le tabelle hanno righe (voci), possiamo dire che la cella del descrittore di file in ogni voce, utilizza per rappresentare l'intera voce.

Allo stesso modo, quando si apre un socket di rete, ha un descrittore di socket.

In alcuni sistemi operativi, è possibile esaurire i descrittori di file, ma tale caso è estremamente raro e l'utente medio del computer non dovrebbe preoccuparsene.

I descrittori di file potrebbero essere globali (il processo A inizia in dire 0 e finisce in 1; il processo B inizia in 2 e termina in 3) e così via, ma per quanto ne so, di solito nei moderni sistemi operativi, file i descrittori non sono globali e in realtà sono specifici del processo (il processo A inizia in dire 0 e termina in 5, mentre il processo B inizia in 0 e termina in 10).

Descrittori di file

• Al kernel tutti i file aperti sono indicati dai descrittori di file.
• Un descrittore di file è un numero intero non negativo.
• Quando apriamo un esistente o creiamo un nuovo file, il kernel restituisce un descrittore di file a un processo.
• Quando vogliamo leggere o scrivere su un file, identifichiamo il file con il descrittore di file che è stato risintonizzato da open o create, come argomento per leggere o scrivere.
• Ogni processo UNIX ha 20 descrittori di file e lo smaltimento, numerati da 0 a 19 ma è stato esteso a 63 da molti sistemi.
• I primi tre sono già aperti all'avvio del processo 0: input standard 1: output standard 2: output errore standard
• Quando il processo padre genera un processo, il processo figlio eredita i descrittori di file del padre

Aggiunta a risposte soprattutto semplificate.
Se stai lavorando con file in script bash, è meglio usare il descrittore di file.
Ad esempio: -
Si desidera leggere e scrivere da / nel file "test.txt".
Utilizzare il descrittore di file come mostrato di seguito

FILE=$1 # give the name of file in the command line
exec 5<>$FILE # '5' here act as the file descriptor
# Reading from the file line by line using file descriptor
while read LINE; do
    echo "$LINE"
done <&5

# Writing to the file using descriptor
echo "Adding the date: `date`" >&5 
exec 5<&- # Closing a file descriptor

I descrittori di file sono i descrittori di un file. Danno collegamenti a un file. Con l'aiuto di loro possiamo leggere, scrivere e aprire un file.