IO 学习笔记

Posted 2022-10-14 RelievedAbility

虚拟文件系统、文件描述符、IO重定向

一切皆文件,进程隔离

操作系统宏观介绍

1. 常用的IO设备有哪些？ 磁盘、网卡

2. Linux 中物理盘是怎么映射到操作系统中的？ Kernel 中VFS(Virtual File System)

3. 在Linux中如果两个程序都去加载同一个文件，那么内存中会有几份？1份。文件在打开的时候会有一个inode id，程序在访问文件的时候VFS首先会判断当前文件有没有在pagecache中被加载过，没有的话触发缺页就会加载对应inode id 对应的源数据，然后再内存中开辟pagecache(默认4k) 给当前文件，后续的如果发现pagecache里面已经加载了就直接返回了。

4. 延伸：

   1:当多个程序操作同一个文件，其中一个程序修改了文件，对应pagecache的变化和什么时候会同步到磁盘？
   1）首先会吧pagecache里面标记为dirty状态
   2）然后会通过flush同步到磁盘(flush的方式取决于IO模型，OLD IO flush后并非直接刷新到磁盘，而是需要等待kernel调度， NIO 调用了flush 则是会直接调用kernel将数据刷新到磁盘)
   2:程序最终是通过什么访问文件的？
   1）fd (file descriptor) 文件描述符
   2）指针seek (偏移量)对应文件的不同位置
   

虚拟文件系统

1. Linux 中如何查看kernel维护的目录树结构？ df 命令

2. Linux 中swap 分区的作用？ 当系统运行当前进程内存不足时会把暂时用不到的进程转移到swap 分区，然后把当前需要执行的进程资源放入内存。

3. Linux 中常见的文件类型有哪些？

   • -：普通文件 lsof 中TYPE 为REG

   • d:目录

   • b:块设备 延伸 : 如何创建块文件，使用dd 命令

     dd  if=/dev/zero of=mydisk.img bs=1048576 count=100
     

   • c:字符文件 lsof 中TYPE 为CHR

   • s:socket

   • p:pipeline

   • l:链接

     ln  #创建硬链接
     ln -s #创建软链接延伸  
     软链接和硬链接区别？
     共同点：
     修改链接文件和源文件中任何一个互相都能看到修改后的内容。
     不同点
     硬链接类似java里面的多个引用指向一个对象，删除其中一个对另一个并没有影响。
     软链接更像是windows 中应用的桌面快捷方式，如果删除源文件，则软链接就会报错，类似windows 中应用程序被删了，桌面快捷方式没有被清理，然后点击桌面快捷方式的情景。
     

文件描述符nodeid、脏读

Linux 中一切皆文件，进程对应的文件目录是哪里？

/proc
/proc/$$ #当前bash的目录

KaTeX parse error: Can't use function '$' in math mode at position 15: 当前bash的pid,它和$̲BASHPID 有什么区别？ 的优先级高于管道，$BASHPID 则没有管道优先级高，所以下面两个命令执行的结果会不同

echo $$ | cat
echo $BASHPID | cat

1. Linux 中如何查看一个进程打开了多少文件？(查看所有的文件描述符)

   lsof -op $$ #查看所有的文件描述符细节
   /proc/$$/fd #查看所有的文件描述符
   

   延伸：开发过程中如何查看8080端口被那个进程占用

   lsof -i :8080
   

2. 每个程序都会有标准输入输出吗？

   是的，那么对应的文件描述符是什么？ 0 标准输入，1标准输出，2标准错误输出 u 表示可以读写

   当前进程的用到的文件描述符目录是什么？

   cd /proc/$$/fd #查看所有的文件描述符
   ls -al
   

3. 如何查看一个文件的Inode 号

   stat /test.txt
   

   延伸命令,read 只会读到换行符

   exec 8< test.txt
   read a 0<& 8
   

socket pipeline

1. 如何查看进程使用pagecahe 的情况

   pcstat -pid $$
   

2. 如何查询当前脏页

   cat /proc/vmstat | grep dirty
   #延伸，查询当前脏页的刷新时间
   sysctl -a | grep dirty
   

3. Socket 文件怎么创建？

   exec 8<> /dev/tcp/www.baidu.com/80
   cd /proc/$$/fd
   ll
   lsof -op $$
   

4. 重定向是什么？

   重定向是一种机制，注意不是命令。< 输入重定向 > 输出重定向

   ls . 1> ~/test/t.txt #将当前目录的文件列出，重定向输出到t.txt中
   cat 0< text.txt 1> cat.out   #将cat的输入，输出分别重定向
   ls ./ /dddosl 1>04.txt 2>& 1 #文件描述符的时候一定是2>& 1 要带&，如果是文件名则不需要