Linux文件I/O操作(2)

内核使用三种数据结构表示打开的文件，它们之间的关系决定了多进程的文件共享操作。

(1)进程表：每个进程在进程表中都有一个记录项，记录项中包含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，与之关联的是文件描述符标志，和一个指向文件表项的指针。

(2)文件描述符表：内核为所有打开文件维持一张文件表，每个表项包含文件标志，当前偏移量，指向该文件V节点表项的指针。打开某文件的每个进程得到一个该文件表项。

(3)V节点：每个打开的文件都有一个V节点结构。(保存在磁盘里，读入内存的)。Linux中没有V节点的概念，i节点就是V节点，对于一个给定文件，i节点只有一个。

三者关系如下图，当一个进程打开两个文件时

当两个独立进程各自打开同一个文件时，如下图

文件描述符标志：只用于一个进程的一个描述符

文件状态标志：适用于指向该给定文件表项的任何进程中的所有描述符。

6.dup和dup2函数

这两个函数都可以用来复制一个现存的文件描述符，原型

#include <unistd.h>
int dup（int fd）;
int dup2(int fd, int fd2);

①dup返回的一定是当前可用的最小文件描述符。

②dup2用fd2指定新描述符的值，如果fd2已经打开，则先关闭fd2，如果fd2=fd,则返回fd2,而不关闭。

这些函数返回的新文件描述符与参数fd,共享同一个文件表项，共享同一个文件状态标志，当前偏移量等。

③dup(fd)--->fcntl(fd,F_DUPFD,0)等效

④dup2(fd,fd2)--->close(fd);fcntl(F_DUPFD,fd2);

不完全等效，dup2()是原子操作

7.sync,fsync,fdatasync三个函数

传统的UNIX实现在内核中设有缓冲区高速缓存或页面高速缓存，大多数磁盘I/O都通过缓冲进行。

当将数据写入文件时，内核先将该数据复制到其中一个缓冲区中，如果该缓冲区尚未写满，则不将其排入输出队列，而是等待写满或内核需重用该缓冲区存放其他磁盘块数据时，将该缓冲排入输出队列，然后待其到达队首时，才进行实际的I/O操作。这种输出方式---延迟写。

延迟写减少了磁盘读写次数，但却降低了文件内容的更新速度。为了保证磁盘上的文件跟告诉缓存区数据内容一致性，UNIX提供了sync,fsync,fdatasync三个函数

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#include <unistd.h>
int fsync(int fd);
int fdatasync(int fd);
void sync(void);

sync:将所有修改过的块缓冲区排入写队列，然后返回，不等待实际写磁盘操作结束。守护进程update会周期性的调用sync,sync命令也是调用sync函数。

fsync：只对fd指定的单一文件起作用，并且等待写磁盘操作完成。fsync可用于数据库这样的应用程序，该类程序要求修改过的快立即写到磁盘上。

fdatasync:类似于fsync，但只影响文件的数据部分，fsync除数据外，还会更新文件的属性。

fdatasync在FreeBSD和Mac OS X中不支持。

8.fcntl函数

改变已打开文件的属性，原型

#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd,int cmd,.../*int arg*/);

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