Quels sont les descripteurs de fichiers, expliqués en termes simples?

1. Quelle serait une description plus simplifiée des descripteurs de fichiers par rapport à Wikipédia? Pourquoi sont-ils nécessaires? Prenons l'exemple des processus shell et comment cela s'applique-t-il?

2. Une table de processus contient-elle plusieurs descripteurs de fichier? Si oui, pourquoi?

En termes simples, lorsque vous ouvrez un fichier, le système d'exploitation crée une entrée pour représenter ce fichier et stocker les informations sur ce fichier ouvert. Donc, s'il y a 100 fichiers ouverts dans votre système d'exploitation, il y aura 100 entrées dans le système d'exploitation (quelque part dans le noyau). Ces entrées sont représentées par des entiers comme (... 100, 101, 102 ....). Ce numéro d'entrée est le descripteur de fichier. Il s'agit donc simplement d'un nombre entier qui représente uniquement un fichier ouvert dans le système d'exploitation. Si votre processus ouvre 10 fichiers, votre table Process aura 10 entrées pour les descripteurs de fichiers.

De même, lorsque vous ouvrez un socket réseau, il est également représenté par un entier et il est appelé Socket Descriptor. J'espère que tu comprends.

Un descripteur de fichier est un descripteur opaque utilisé dans l'interface entre l'espace utilisateur et le noyau pour identifier les ressources de fichier / socket. Par conséquent, lorsque vous utilisez open()ou socket()(appels système pour interfacer avec le noyau), vous recevez un descripteur de fichier, qui est un entier (il s'agit en fait d'un index dans la structure du processus u - mais ce n'est pas important). Par conséquent, si vous voulez une interface directe avec le noyau appelle, système à l' aide de read(), write(),close() etc. la poignée que vous utilisez est un descripteur de fichier.

Il existe une couche d'abstraction superposée sur les appels système, qui est l' stdiointerface. Cela fournit plus de fonctionnalités / fonctionnalités que les appels système de base. Pour cette interface, le handle opaque que vous obtenez est un FILE*, qui est renvoyé par l' fopen()appel. Il y a beaucoup de nombreuses fonctions qui utilisent l' stdiointerface de fprintf(), fscanf(), fclose()qui sont là pour vous rendre la vie plus facile. En C, stdin, stdout, et stderrsont FILE*, dans laquelle la carte UNIX respectivement aux descripteurs de fichiers 0, 1et 2.

Écoutez-le de la bouche du cheval: APUE (Richard Stevens).
Pour le noyau, tous les fichiers ouverts sont référencés par des descripteurs de fichiers. Un descripteur de fichier est un nombre non négatif.

Lorsque nous ouvrons un fichier existant ou créons un nouveau fichier, le noyau renvoie un descripteur de fichier au processus. Le noyau conserve une table de tous les descripteurs de fichiers ouverts, qui sont en cours d'utilisation. L'attribution des descripteurs de fichiers est généralement séquentielle et ils sont attribués au fichier en tant que prochain descripteur de fichiers gratuit à partir du pool de descripteurs de fichiers gratuits. Lorsque nous fermons le fichier, le descripteur de fichier est libéré et est disponible pour une attribution ultérieure.
Voir cette image pour plus de détails:

Lorsque nous voulons lire ou écrire un fichier, nous identifions le fichier avec le descripteur de fichier qui a été renvoyé par l' appel de fonction open () ou create () , et nous l'utilisons comme argument pour lire () ou écrire () .
C'est par convention que les shells UNIX System associent le descripteur de fichier 0 à l'entrée standard d'un processus, le descripteur de fichier 1 à la sortie standard et le descripteur de fichier 2 à l'erreur standard .
Le descripteur de fichier va de 0 à OPEN_MAX. La valeur maximale du descripteur de fichier peut être obtenue avec ulimit -n. Pour plus d'informations, consultez le 3ème chapitre du livre APUE.

D'autres réponses ont ajouté d'excellentes choses. J'ajouterai juste mes 2 cents.

Selon Wikipedia, nous savons avec certitude: un descripteur de fichier est un entier non négatif. Je pense que la chose la plus importante qui manque est de dire:

Les descripteurs de fichiers sont liés à un ID de processus.

Nous savons que les descripteurs de fichiers les plus connus sont 0, 1 et 2. 0 correspond à STDIN, 1 à STDOUTet 2 à STDERR.

Prenons l'exemple des processus shell et comment cela s'applique-t-il?

Découvrez ce code

#>sleep 1000 &
[12] 14726

Nous avons créé un processus avec l'ID 14726 (PID). En utilisant le lsof -p 14726nous pouvons obtenir des choses comme ceci:

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 4ème colonne FD et la toute prochaine colonne TYPE correspondent au descripteur de fichier et au type de descripteur de fichier.

Certaines des valeurs pour le FD peuvent être:

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

Mais le vrai descripteur de fichier est sous:

NUMBER – Represent the actual file descriptor. 

Le caractère après le chiffre, c'est-à-dire "1u", représente le mode dans lequel le fichier est ouvert. r pour lire, w pour écrire, u pour lire et écrire.

TYPE spécifie le type du fichier. Certaines des valeurs des TYPE sont:

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

Mais tous les descripteurs de fichiers sont CHR - Fichier spécial de caractères (ou fichier de périphérique de caractères)

Maintenant, nous pouvons identifier les descripteurs de fichiers pour STDIN, STDOUTet STDERRfacile avec lsof -p PID, ou nous pouvons voir la même chose si nous ls /proc/PID/fd.

Notez également que la table de descripteurs de fichiers dont le noyau assure le suivi n'est pas la même que la table de fichiers ou la table d'inodes. Celles-ci sont distinctes, comme l'expliquent certaines autres réponses.

Vous pouvez vous demander où sont physiquement ces descripteurs de fichiers et ce qui est stocké /dev/pts/6par exemple

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

Eh bien, /dev/pts/6vit purement dans la mémoire. Ce ne sont pas des fichiers normaux, mais des fichiers appelés périphériques de caractères . Vous pouvez vérifier cela avec: ls -l /dev/pts/6et ils commenceront par c, dans mon cas crw--w----.

Juste pour rappeler la plupart des Linux comme OS, définissez sept types de fichiers:

• Fichiers réguliers
• Répertoires
• Fichiers de périphérique de caractères
• Bloquer les fichiers de l'appareil
• Prises de domaine local
• Tubes nommés (FIFO) et
• Liens symboliques

Plus de points concernant File Descriptor:

1. File Descriptors(FD) sont des entiers non négatifs (0, 1, 2, ...)associés aux fichiers ouverts.

2. 0, 1, 2sont des FD standard qui correspondent à STDIN_FILENO, STDOUT_FILENOet STDERR_FILENO(définis dans unistd.h) ouverts par défaut au nom du shell au démarrage du programme.

3. Les FD sont alloués dans l'ordre séquentiel, ce qui signifie la valeur entière non allouée la plus basse possible.

4. Les FD pour un processus particulier peuvent être vus dans /proc/$pid/fd(sur les systèmes basés sur Unix).

En plus des autres réponses, unix considère tout comme un système de fichiers. Votre clavier est un fichier qui est en lecture seule du point de vue du noyau. L'écran est un fichier en écriture seule. De même, les dossiers, les périphériques d'entrée-sortie, etc. sont également considérés comme des fichiers. Chaque fois qu'un fichier est ouvert, par exemple lorsque les pilotes de périphérique [pour les fichiers de périphérique] demandent un open (), ou lorsqu'un processus ouvre un fichier utilisateur, le noyau alloue un descripteur de fichier, un entier qui spécifie l'accès à ce fichier tel qu'il soit en lecture seule , écrivez seulement etc. [pour référence: https://en.wikipedia.org/wiki/Everything_is_a_file ]

Descripteurs de fichiers (FD):

• Sous Linux / Unix , tout est un fichier. Les fichiers ordinaires, les répertoires et même les périphériques sont des fichiers. Chaque fichier a un numéro associé appelé descripteur de fichier (FD).
• Votre écran possède également un descripteur de fichier. Lorsqu'un programme est exécuté, la sortie est envoyée au descripteur de fichier de l'écran et vous voyez la sortie du programme sur votre moniteur. Si la sortie est envoyée au descripteur de fichier de l'imprimante, la sortie du programme aurait été imprimée.
  
  Redirection d'erreur:
  chaque fois que vous exécutez un programme / commande sur le terminal, 3 fichiers sont toujours ouverts
  1. entrée standard
  2. sortie standard
  3. erreur standard.
  
  Ces fichiers sont toujours présents chaque fois qu'un programme est exécuté. Comme expliqué précédemment, un descripteur de fichier est associé à chacun de ces fichiers.
  Fichier                                        Descripteur de fichier
  Entrée standard STDIN 0
  Sortie standard STDOUT 1
  Erreur standard STDERR 2
  
  
• Par exemple, lors de la recherche de fichiers, on obtient généralement des erreurs d'autorisation refusée ou d'autres types d'erreurs. Ces erreurs peuvent être enregistrées dans un fichier particulier.
  Exemple 1

$ ls mydir 2> fichier_erreurs.txt

Le descripteur de fichier pour l'erreur standard est 2.
S'il n'y a aucun répertoire nommé mydir, la sortie de la commande sera enregistrée dans le fichier errorfile.txt.
En utilisant "2>", nous redirigeons la sortie d'erreur vers un fichier nommé "errorfile". txt "
Ainsi, la sortie du programme n'est pas encombrée d'erreurs.

J'espère que vous avez obtenu votre réponse.

Tout système d'exploitation a des processus (p) en cours d'exécution, par exemple p1, p2, p3 et ainsi de suite. Chaque processus utilise généralement des fichiers en continu.

Chaque processus est composé d'une arborescence de processus (ou d'une table de processus, dans un autre phrasé).

Habituellement, les systèmes d'exploitation représentent chaque fichier de chaque processus par un numéro (c'est-à-dire dans chaque arbre / table de processus).

Le premier fichier utilisé dans le processus est file0 , le deuxième est file1 , le troisième est file2 , etc.

Un tel nombre est un descripteur de fichier.

Les descripteurs de fichiers sont généralement des entiers (0, 1, 2 et non 0,5, 1,5, 2,5).

Étant donné que nous décrivons souvent les processus comme des "tables de processus", et étant donné que les tables ont des lignes (entrées), nous pouvons dire que la cellule de descripteur de fichier dans chaque entrée, utilise pour représenter l'entrée entière.

De la même manière, lorsque vous ouvrez un socket réseau, il a un descripteur de socket.

Dans certains systèmes d'exploitation, vous pouvez manquer de descripteurs de fichiers, mais ce cas est extrêmement rare, et l'utilisateur moyen de l'ordinateur ne devrait pas s'en inquiéter.

Les descripteurs de fichiers peuvent être globaux (le processus A commence par exemple 0 et se termine par 1; le processus B commence par 2 et se termine par 3) et ainsi de suite, mais pour autant que je sache, généralement dans les systèmes d'exploitation modernes, fichier les descripteurs ne sont pas globaux et sont en fait spécifiques au processus (le processus A commence par exemple 0 et se termine par 5, tandis que le processus B commence par 0 et se termine par 10).

Descripteurs de fichiers

• Pour le noyau, tous les fichiers ouverts sont référencés par des descripteurs de fichiers.
• Un descripteur de fichier est un entier non négatif.
• Lorsque nous ouvrons un fichier existant ou créons un nouveau fichier, le noyau renvoie un descripteur de fichier à un processus.
• Lorsque nous voulons lire ou écrire sur un fichier, nous identifions le fichier avec un descripteur de fichier qui a été réaccordé par open ou create, comme argument à lire ou à écrire.
• Chaque processus UNIX possède 20 descripteurs de fichiers et sa suppression, numérotée de 0 à 19, mais il a été étendu à 63 par de nombreux systèmes.
• Les trois premiers sont déjà ouverts au début du processus 0: l'entrée standard 1: la sortie standard 2: la sortie d'erreur standard
• Lorsque le processus parent bifurque un processus, le processus enfant hérite des descripteurs de fichier du parent

Ajout à des réponses surtout simplifiées.
Si vous travaillez avec des fichiers dans le script bash, il est préférable d'utiliser un descripteur de fichier.
Par exemple: -
Vous souhaitez lire et écrire depuis / vers le fichier "test.txt".
Utilisez le descripteur de fichier comme indiqué ci-dessous

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

Les descripteurs de fichiers sont les descripteurs d'un fichier. Ils donnent des liens vers un fichier. Avec leur aide, nous pouvons lire, écrire et ouvrir un fichier.