Deskriptor souboru - File descriptor

v Unix a příbuzný počítačové operační systémy, a deskriptor souboru (FD, méně často fildes) je abstraktní indikátor (Rukojeť ) slouží k přístupu a soubor nebo jiný vstup výstup zdroj, jako je a trubka nebo síťová zásuvka. Deskriptory souborů jsou součástí POSIX aplikační programovací rozhraní. Deskriptor souboru je nezáporný celé číslo, obecně zastoupené v C programovací jazyk jako typ int (záporné hodnoty jsou vyhrazeny pro označení „žádná hodnota“ nebo chybový stav).

Každý Unix proces (kromě snad a démon ) by měl očekávat, že bude mít tři standardní deskriptory souborů POSIX, odpovídající těmto třem standardní streamy:

Přehled

Deskriptory souborů pro jeden proces, tabulka souborů a inode stůl. Všimněte si, že více deskriptorů souborů může odkazovat na stejný záznam tabulky souborů (např. Jako výsledek dup systémové volání^[3]:104 a že více záznamů tabulky souborů může zase odkazovat na stejný inode (pokud byl otevřen vícekrát; tabulka je stále zjednodušená, protože představuje inody podle názvů souborů, i když může mít inode více jmen ). Deskriptor souboru 3 neodkazuje na nic v tabulce souborů, což znamená, že byl uzavřen.

V tradiční implementaci Unixu se deskriptory souborů indexují do jednotlivých procesů tabulka deskriptorů souborů udržované jádrem, které zase indexuje do celosystémové tabulky souborů otevřených všemi procesy, nazývané tabulka souborů. Tato tabulka zaznamenává režimu se kterým byl soubor (nebo jiný zdroj) otevřen: pro čtení, zápis, připojení a případně další režimy. Indexuje se také do třetí tabulky zvané tabulka inode který popisuje skutečné podkladové soubory.^[3] Chcete-li provést vstup nebo výstup, proces předá deskriptor souboru jádru prostřednictvím a systémové volání a jádro k souboru přistoupí jménem procesu. Proces nemá přímý přístup k tabulkám souborů nebo inode.

Na Linux, k sadě deskriptorů souborů otevřených v procesu lze přistupovat pod cestou / proc / PID / fd /, kde PID je identifikátor procesu.

v Unixový systémy, deskriptory souborů mohou odkazovat na jakékoli Unixový typ souboru pojmenovaný v systému souborů. Stejně jako běžné soubory to zahrnuje adresáře, blok a znaková zařízení (nazývané také „speciální soubory“), Unixové doménové zásuvky, a pojmenované trubky. Deskriptory souborů mohou také odkazovat na jiné objekty, které v systému souborů normálně neexistují, například anonymní kanály a síťové zásuvky.

Datová struktura SOUBOR v C standardní I / O knihovna obvykle obsahuje nízkoúrovňový deskriptor souboru pro daný objekt v systémech podobných Unixu. Celková datová struktura poskytuje další abstrakci a je místo toho známá jako soubor Rukojeť.

Operace s deskriptory souborů

Následující seznam uvádí typické operace s deskriptory souborů v moderních aplikacích Unixový systémy. Většina z těchto funkcí je deklarována v <unistd.h> záhlaví, ale některé jsou v <fcntl.h> místo toho záhlaví.

Vytváření deskriptorů souborů

• otevřeno ()
• kreativní ()^[4]
• zásuvka()
• akceptovat()
• socketpair ()
• trubka()
• epoll_create () (Linux)
• signalfd () (Linux)
• eventfd () (Linux)
• timerfd_create () (Linux)
• memfd_create () (Linux)
• userfaultfd () (Linux)
• fanotify_init () (Linux)
• inotify_init () (Linux)
• klon () (s příznakem CLONE_PIDFD, Linux)
• pidfd_open () (Linux)
• open_by_handle_at () (Linux)

Odvození deskriptorů souborů

• dirfd ()
• Soubor č()

Operace s jediným deskriptorem souboru

• číst (), psát si ()
• readv (), writev ()
• pread (), pwrite ()
• recv (), poslat()
• recvfrom (), poslat komu()
• recvmsg (), sendmsg () (také se používá k odesílání FD do jiných procesů přes soket domény Unix)
• recvmmsg (), sendmmsg ()
• lseek (), llseek ()
• fstat ()
• fstatvfs ()
• fchmod ()
• fchown ()
• ftruncate ()
• fsync ()
• fdatasync ()
• fdopendir ()
• fgetxattr (), fsetxattr () (Linux)
• flistxatrr (), fremovexattr () (Linux)
• statx (Linux)
• setns (Linux)
• vmsplice () (Linux)
• pidfd_send_signal () (Linux)
• waitid () (s typem P_PIDFD ID, Linux)
• fdopen () (funkce stdio: převede deskriptor souboru na SOUBOR *)
• dprintf () (funkce stdio: tiskne do deskriptoru souboru)

Operace s více deskriptory souborů

• vybrat(), pselect ()
• hlasování(), ppoll ()
• epoll_wait (), epoll_pwait () (Linux, trvá jediný deskriptor epoll, aby čekal na mnoho dalších deskriptorů souborů)
• epoll_ctl () (pro Linux)
• kqueue () (pro systémy založené na BSD).
• poslat soubor()
• splice (), tričko () (pro Linux)
• copy_file_range () (pro Linux)

Operace s tabulkou deskriptorů souborů

The fcntl () Funkce se používá k provádění různých operací s deskriptorem souboru, v závislosti na předaném argumentu příkazu. Existují příkazy k získání a nastavení atributů přidružených k deskriptoru souboru, včetně F_GETFD, F_SETFD, F_GETFL a F_SETFL.

• zavřít()
• zblízka () (Pouze BSD a Solaris; odstraní všechny deskriptory souborů větší nebo rovné zadanému počtu)
• dup () (duplikuje existující deskriptor souboru, který zaručuje nejnižší dostupný počet deskriptorů souborů)
• dup2 (), dup3 () (Pokud je to nutné, zavřete fd1 a označte deskriptor souboru fd1 tak, aby ukazoval na otevřený soubor fd2)
• fcntl (F_DUPFD)

Operace, které mění stav procesu

• fchdir () (nastaví aktuální pracovní adresář procesu na základě deskriptoru souboru adresáře)
• mmap () (mapuje rozsahy souboru do adresního prostoru procesu)

Zamykání souborů

• stádo()
• fcntl () (F_GETLK, F_SETLK a F_SETLKW)
• lockf ()

Zásuvky

• připojit()
• svázat()
• poslouchat()
• akceptovat() (vytvoří nový deskriptor souboru pro příchozí připojení)
• getsockname ()
• getpeername ()
• getsockopt ()
• setsockopt ()
• vypnout() (vypne jednu nebo obě poloviny plně duplexního připojení)

Smíšený

• ioctl () (velká sbírka různých operací na jednom deskriptoru souboru, často spojená se zařízením)

Nadcházející operace

Byla přidána řada nových operací s deskriptory souborů do mnoha moderních unixových systémů, stejně jako do mnoha knihoven C, které mají být standardizovány v budoucí verzi POSIX.^[5] The na přípona znamená, že funkce přebírá další první argument poskytující deskriptor souboru, ze kterého relativní cesty jsou vyřešeny, chybí formy na přípona se tak stává ekvivalentem předávání deskriptoru souboru odpovídajícího aktuálnímu pracovní adresář. Účelem těchto nových operací je obrana proti určité třídě TOCTOU útoky.

• openat ()
• Faccessat ()
• fchmodat ()
• fchownat ()
• fstatat ()
• futimesat ()
• linkat ()
• mkdirat ()
• mknodat ()
• readlinkat ()
• renameat ()
• symlinkat ()
• odpojit ()
• mkfifoat ()
• fdopendir ()

Deskriptory souborů jako funkce

Deskriptory souborů Unix se chovají mnoha způsoby jako schopnosti. Mohou být předávány mezi procesy napříč Unixové doménové zásuvky za použití sendmsg () systémové volání. Všimněte si však, že to, co je ve skutečnosti předáno, je odkaz na „otevřený popis souboru“, který má proměnlivý stav (offset souboru, stav souboru a příznaky přístupu). To komplikuje bezpečné používání deskriptorů souborů jako funkcí, protože když programy sdílejí přístup ke stejnému otevřenému popisu souboru, mohou navzájem ovlivňovat jeho použití změnou jeho offsetu nebo například tím, zda blokuje nebo neblokuje.^[6][7] V operačních systémech, které jsou speciálně navrženy jako systémy schopností, existuje velmi zřídka jakýkoli proměnlivý stav spojený se schopností samotnou.

Příkladem a. Tabulky unixových deskriptorů souborů C-seznam.

Viz také

• fixační jednotka (Unix)
• také
• Blok řízení souborů (FCB) - alternativní schéma v C / PM a dřívějších verzích systému DOS

Reference