centos 文件描述符fd 查看命令 linux中文件描述符

文章目录

• 1.简介
• 2. 出现的必要性
• 3. 创建FD的方法
• 4. FD的存储方式
• 5. FD 名称（cwd,memory.....\d[u|r|w]）
• 6.FD TYPE
• 7. 查看FD使用情况

1.简介

FD(file descriptor)：文件描述符。一般指的是Linux中一个进程访问文件的唯一标识。

当我们在Linux中打开一个文件的时候，都会创建一个文件描述符。
每一个文件描述符的出现必然有一个对应的“文件”。
不同的文件描述符可能对应同一个文件。即文件描述符和文件的关系是n:1。

2. 出现的必要性

我们都知道在Linux系统中，一切皆文件，或者用一种更加准确的说法应该是一切皆文件描述符。不管是操作文件，目录，亦或是操作端口，在Linux系统中都体现为是操作文件描述符。这种的好处是：

1. 基于文件描述符的IO操作符合POSIX标准
2. 在Linux或Unix系统中，大量的系统调用都是基于文件描述符的

3. 创建FD的方法

1. 进程直接open一个文件句柄，即会创建FD。在这种模式下FD:文件=1:1
2. 从父进程继承一个文件句柄，会创建一个FD。这种情况的结果就是两个进程的两个FD指向同一个inode。当进程fork出一个子进程的时候，子进程会继承父进程所有的文件描述符的副本。在这种模式下FD:文件=n:1

4. FD的存储方式

系统会为每一个进程维护一个文件描述符表，所有的文件描述符都会在这个表里面创建一个索引
系统为了存储FD，用了三张表：

1. 进程级的文件描述符表；
2. 系统级的打开文件描述符表；
3. 文件系统的i-node表。

三张表的关系如上图所示，

1. 文件描述符表示进程级别的，即每一个进程都会有一张维护其占用FD的表。在进程内部，FD标识即第一列是唯一的。第二列是保存了指向系统级的打开文件描述符表的指针
2. 打开文件描述符表是系统级别的，即整个系统只会保留一份。每一个进程在创建FD之后，都会在这个表里面注册一下。所有的进程FD都可以在这里找到一条对应的记录。分为三列，第一列是FD的状态，即可读，可写还是读写。第二列是当前FD操作的文件索引到哪里了。第三列是一个指向node的指针。
3. i-node表是文件系统级别的。我们都知道，i-node是存储文件实际元数据的地方，即文件长度等属性。这里分几种情况说明：
    当一个文件被打开一次时，那么其对应的node指针直接指向node位置
    当一个文件在不同的进程中被打开两次时，那么在文件描述符表和打开文件描述符表都是存储两条记录，但是因为是同一个文件，所以是指向一个node记录的。如上图中打开文件描述符表的第2,3条记录

5. FD 名称（cwd,memory…\d[u|r|w]）

2. 当执行一个进程的时候，会有一个cwd的文件描述符。
   cwd指的是current work directory，即当前工作目录。
   为什么会有指定当前目录的FD呢？
   是因为在Linux系统中，不管是目录还是文件都是以文件的方式存在的。所以当我们执行一个进程的时候，需要指定在哪个目录中执行，系统会去打开指定的执行目录，那么这个过程也就是一个打开系统文件的过程，即会创建FD。所以可以理解为任何一个进程都会有cwd的FD



4. 当执行一个进程的时候，会有一个txt的文件描述符。
   txt可以理解为是程序代码，如应用程序的二进制库或者是共享库等。
   为什么会有txt的FD呢？
   既然是执行进程，那么必须有指定执行内容的代码文件。执行的时候需要读取文件内容，那么打开代码文件也必然会创建FD。所以可以理解为任何一个进程都会有txt的FD



5. 还有一些特殊的FD：

1. rtd：根目录
2. mem：内存映射文件
3. mmap：内存映射设备

4. 还有一些FD是数值开头的，这些表示的是这个进程执行时需要打开的一些文件描述符，这个数值也可以理解为是打开该文件时返回的一个整数。当初始化打开每一个进程的时候，都会默认有三个数值开头的FD，即0,1,2。也可以当做是内置FD，因为他们默认代表了特殊的含义

1. 0：stdout，标准输出
2. 1：stdin，标准输入
3. 2：stder，错误输出

所以当应用程序内部打开文件的时候，数值都是从3开始的，有效范围是0-OPEN_MAX
在数值的后面还会加一个FD读写权限的标识：

1. u：读写
2. r：只读
3. w：只写

6.FD TYPE

还有一个经常和FD一个使用的TYPE，即FD的type。

1. REG ：文件
2. DIR：目录
3. CHR ：字符
4. BLK：块设备
5. UNIX：unix域套接字
6. FIFO ：先进先出队列
7. IPv4：网际协议 (IP) 套接字

7. 查看FD使用情况

1. 当想要查看某一个进程的FD的使用情况的时候，需要先找到查看进程的id，可以通过ps 查看，比如现在查看clickhouse-client的FD使用情况

1. 可以看到进程id是77575
2. 查看该进程的最大FD数量 cat /proc/77575/limits

1. 
   找到这一行，可以看到可以支持的FD OPEN_MAX是1024，即最大可以支持1024个FD
2. 查看使用的FD ll /proc/77575/fd | wc -l

1. 可以看到已经使用的是7个