Unix/Linux编程：理解文件与目录的内核数据结构

"举例一个进程打开两个文件的内核数据结构-Unix第五章 文件与目录" 在Unix操作系统中，文件是核心的数据存储和交互实体。文件系统以层次性的结构建立，形成了一个倒置树型的目录关系，从根目录（/）开始逐层扩展。这种设计使得文件和目录的组织有序且易于导航。 文件在Unix中被定义为一组无结构的字节序列，操作系统不对文件的内容或结构施加限制。这种灵活的设计允许文件包含任何类型的数据，包括文本、源代码、二进制程序、数据记录等。此外，Unix将所有系统对象视为文件，包括硬件设备，如键盘和打印机，它们都有相应的设备文件，可以通过读写操作来访问和控制。 Unix系统中的文件主要分为五类： 1. 普通文件：包含各种类型的数据，如文本、程序或数据。 2. 目录文件：用于组织文件的容器，包含指向其他文件和子目录的链接。 3. 特殊/设备文件：用于代表硬件设备，使得软件能通过文件接口与其交互。 4. 命名管道（FIFO）：用于不同进程间的异步通信。 5. 符号链接：类似于Windows系统中的快捷方式，指向另一个文件的位置。 当一个进程需要访问文件时，它首先会打开文件，此时内核会创建相应的数据结构。具体来说，每个进程都有一个用户打开文件表，其中包含了文件描述符（Fd）。文件描述符是进程访问文件的唯一标识，通常是0、1、2，分别对应标准输入、标准输出和标准错误。每个文件描述符指向系统打开文件表的一个条目。 系统打开文件表包含更详细的信息，比如文件标识（文件在磁盘上的位置）、当前文件位置（记录了上次读写的位置）、i节点指针。i节点是文件系统中的一个重要概念，它存储了文件的元数据，如文件大小、权限、创建时间、修改时间等，以及指向文件实际数据块的指针。 当一个进程打开两个文件时，用户打开文件表会有两个不同的文件描述符，分别对应系统打开文件表的两个条目，这两个条目各自指向不同的i节点，从而跟踪不同的文件。 在操作文件时，Unix系统通过文件描述符和i节点进行操作，确保了并发访问的正确性和效率。这种机制允许多个进程同时打开和操作同一文件，而不会相互干扰，确保了系统的稳定性和可靠性。 Unix/Linux系统中的文件和文件系统是其核心特性之一，它们通过一套精细的数据结构和管理机制，实现了对各种类型对象的有效管理和高效访问。