Linux文件共享
文件共享
UNIX支持在不同的进程间共享打开的文件。内核使用了三种数据结构来表征打开的文件。它们间的关系决定了不同进程间的文件共享。
1)每个进程在进程表中都有一个记录项，每个记录项中有一张打开文件描述符表，可将其视为一个矢量，每个描述符占用一项。与每个文件描述符相关联的是：
a) 文件描述符表示。
b) 指向一个文件表项的指针。
2)内核为所有打开的文件维持一张文件表。每个文件表项包含：
a）文件状态标志（读、写、增写、同步、非阻塞等）。
b)当前文件位移量。
c)指向该文件v节点表项的指针。
3)每个打开文件(或设备)都有一个v节点结构。v节点包含了文件类型和对此文件进行各种操作的函数的指针信息。对于大多数文件，v节点还包含了该文件的i节点(索引节点)。这些信息是在打开文件时从盘上读入内存的，所以所有有关文件的信息都是快速可供使用的。例如，i节点包含了文件的所有者、文件长度、文件所在的设备、指向文件在盘上所使用的实际数据块的指针等等。
图1显示了进程的三张表之间的关系。该进程有两个不同的打开文件——一个文件打开为标准输入(文件描述符0)，另一个打开为标准输出(文件描述符为1)。
图1 打开的文件的内核数据结构
如果两个独立的进程各自打开了同一个文件，我们假定第一个进程使文件在文件描述符3上打开，而另一个进程则使此文件在文件描述符4上打开。打开此文件的每个进程都得到一个文件表项，但对一个给定的文件只有一个v节点表项。每个进程都有自己的文件表项的一个理由是：这种安排使得每个进程都有它自己对该文件的当前位移量。如图2所示。
图2 两独立进程各自打开同一文件
给出了这些数据结构后，现在对前面所述的操作进一步说明。
• 在完成每个write后，在文件表项中的当前文件位移量即增加所写的字节数。如果这使当前文件位移量超过了当前文件长度，则在i节点表项中的当前文件长度被设置为当前文件位移量（也就是该文件加长了）。
• 如果用O_APPEND标志打开了一个文件，则相应标志也被设置到文件表项的文件状态标志中。每次对这种具有添写标志的文件执行写操作时，在文件表项中的当前文件位移量首先被设置为i节点表项中的文件长度。这就使得每次写的数据都添加到文件的当前尾端处。
• lseek函数只修改文件表项中的当前文件位移量，没有进行任何I/O操作。
• 若一个文件用lseek被定位到文件当前的尾端，则文件表项中的当前文件位移量被设置为i节点表项中的当前文件长度。可能有多个文件描述符项指向同一文件表项。如调用dup函数，如图3所示。在fork后也发生同样的情况，此时父、子进程对于每一个打开的文件描述符共享同一个文件表项。
注意，文件描述符标志和文件状态标志在作用范围方面的区别，前者只用于一个进程的一个描述符，而后者则适用于指向该给定文件表项的任何进程中的所有描述符。我们可以通过fcntl函数存取和修改文件描述符标志和文件状态标志。
图3 dup(1)后内核数据结构关系
