文件描述符

基本概念#

文件描述符（File Descriptor，FD） 是在操作系统中， 用来表示已打开的文件或其他输入/输出资源的整数标识符。 它是操作系统与应用程序之间进行文件操作的桥梁。

在 Linux 中，文件描述符是一个非负整数， 操作系统为每个打开的文件或输入/输出（I/O）资源（如管道、网络套接字等）分配一个文件描述符。 每当进程请求打开一个文件或资源时，操作系统会返回一个文件描述符， 以后进程就可以通过这个描述符来访问该文件或资源。

常见的文件描述符#

所有进程都会自动打开下面 3 个文件描述符。

例如：命令的重定向就直接使用了上面的文件描述符。

cmd > foo.log 2> err.log

上面的 > 和 1> 是一样的。

代码中的文件描述符#

操作系统通过文件描述符来管理文件操作。 常见的文件操作（如读取、写入、关闭）通常都需要文件描述符。 下面是一些常见的操作及其文件描述符的使用：

打开文件#

open() 系统调用会返回一个文件描述符。

int fd = open("example.txt", O_RDONLY);

读取文件#

通过文件描述符读取内容。

char buffer[100];
read(fd, buffer, sizeof(buffer));

写入文件#

通过文件描述符将数据写入文件。

write(fd, "Hello, World!", 13);

关闭文件#

关闭文件描述符，以释放系统资源。

close(fd);

进程中的文件描述符#

每个进程都有一个对应的 /proc/PID/fd/ 目录，其中包含了所有该进程打开的文件描述符的符号链接。

ls -l /proc/NGINX_PID/fd

lrwx------ 1 ... 0 -> /dev/null
lrwx------ 1 ... 1 -> /dev/null
lrwx------ 1 ... 10 -> 'socket:[21631]'
l-wx------ 1 ... 2 -> /var/log/nginx/error.log
lrwx------ 1 ... 3 -> 'socket:[21628]'
l-wx------ 1 ... 4 -> /var/log/nginx/access.log
l-wx------ 1 ... 5 -> /var/log/nginx/error.log
lrwx------ 1 ... 6 -> 'socket:[21614]'
lrwx------ 1 ... 7 -> 'socket:[21615]'
lrwx------ 1 ... 8 -> 'socket:[21629]'
lrwx------ 1 ... 9 -> 'socket:[21630]'

总结#

文件描述符为进程提供了一种抽象。 程序可以使用统一的接口进行各种 I/O 操作，而不必关心底层的物理设备细节。 例如，读取文件、从网络套接字接收数据以及从管道中读取数据， 都可以使用相同的 read() 函数来实现，这都是通过文件描述符来统一管理的。