文件打开的过程——调用fd=open()时操作系统所做的工作

Posted 2020-09-15 llguanli

fd=fopen()是一个系统调用。用于依据文件名称打开一个文件。返回该文件的文件描写叙述符，文件打开后进程便能够依据文件描写叙述符fd进行其它操作，比方读，写，关闭等操作。

各个操作系统打开文件的过程是类似的，本文以Unix为例，介绍打开一个文件操作系统所做的工作。正式介绍这个过程之前先简要介绍几个概念。

PCB(process control block)进程控制块。它是一个内核数据结构，相当于一个档案，是操作系统感知进程存在的唯一标识。包含进程状态，进程id，PC，寄存器，内存信息，文件打开信息等，例如以下图所看到的

FCB(file control block)文件控制块，是文件系统的一部分。在磁盘上通常会创建一个文件系统，文件系统中包括文件夹信息。以及文件的FCB信息。FCB一半包括文件的读写模式。全部者，时间戳，数据块指针等信息。unix的FCB称为inode。其结构例如以下图所看到的

本图片来自http://codex.cs.yale.edu/avi/os-book/OS9/slide-dir/os-figures.zip

文件打开的步骤例如以下图所看到的（从右往左看）

首先,操作系统依据文件名称a，在系统文件打开表中查找

第一种情况：

假设文件a已经打开。则在进程文件打开表中为文件a分配一个表项，然后将该表项的指针指向系统文件打开表中和文件a相应的一项;

然后再PCB中为文件分配一个文件描写叙述符fd，作为进程文件打开表项的指针,文件打开完毕。

另外一种情况：

假设文件a没有打开。查看含有文件a信息的文件夹项是否在内存中。假设不在，将文件夹表装入到内存中，作为cache。

依据文件夹表中文件a相应项找到FCB在磁盘中的位置。

将文件a的FCB装入到内存中的Active inode中。

然后在系统文件打开表中为文件a添加新的一个表项，将表项的指针指向Active Inode中文件a的FCB；

然后在进程的文件打开表中分配新的一项，将该表项的指针指向系统文件打开表中文件a相应的表项。

然后在PCB中，为文件a分配一个文件描写叙述符fd，作为进程文件打开表项的指针,文件打开完毕。