Was sind Dateideskriptoren, die in einfachen Worten erklärt werden?

1. Was wäre eine vereinfachte Beschreibung von Dateideskriptoren im Vergleich zu Wikipedia? Warum werden sie benötigt? Nehmen wir als Beispiel Shell-Prozesse und wie trifft dies zu?

2. Enthält eine Prozesstabelle mehr als einen Dateideskriptor? Wenn ja, warum?

Mit einfachen Worten, wenn Sie eine Datei öffnen, erstellt das Betriebssystem einen Eintrag, um diese Datei darzustellen und die Informationen zu dieser geöffneten Datei zu speichern. Wenn also 100 Dateien in Ihrem Betriebssystem geöffnet sind, gibt es 100 Einträge im Betriebssystem (irgendwo im Kernel). Diese Einträge werden durch ganze Zahlen wie (... 100, 101, 102 ....) dargestellt. Diese Eintragsnummer ist der Dateideskriptor. Es handelt sich also nur um eine Ganzzahl, die eine geöffnete Datei im Betriebssystem eindeutig darstellt. Wenn Ihr Prozess 10 Dateien öffnet, enthält Ihre Prozesstabelle 10 Einträge für Dateideskriptoren.

Wenn Sie einen Netzwerk-Socket öffnen, wird dieser ebenfalls durch eine Ganzzahl dargestellt und als Socket-Deskriptor bezeichnet. Ich hoffe, Sie verstehen.

Ein Dateideskriptor ist ein undurchsichtiges Handle, das in der Schnittstelle zwischen Benutzer- und Kernelbereich verwendet wird, um Datei- / Socket-Ressourcen zu identifizieren. Wenn Sie also open()oder socket()(Systemaufrufe zur Schnittstelle zum Kernel) verwenden, erhalten Sie einen Dateideskriptor, der eine Ganzzahl ist (es ist tatsächlich ein Index für die Prozess-u-Struktur - aber das ist nicht wichtig). Wenn Sie eine direkte Schnittstelle zum Kernel, Systemaufrufe usw. verwenden möchten read(), write()ist close()das von Ihnen verwendete Handle daher ein Dateideskriptor.

Den Systemaufrufen wird eine Abstraktionsebene überlagert, bei der es sich um die stdioSchnittstelle handelt. Dies bietet mehr Funktionen / Features als die grundlegenden Systemaufrufe. Für diese Schnittstelle ist das undurchsichtige Handle ein FILE*, das vom fopen()Aufruf zurückgegeben wird. Es gibt viele , viele Funktionen, die die Verwendung stdioSchnittstelle fprintf(), fscanf(), fclose(), die gibt es Ihnen das Leben leichter zu machen. In C stdin, stdoutund stderrsind FILE*, die in UNIX Karte jeweils Dateideskriptoren 0, 1und 2.

Hören Sie es aus dem Maul des Pferdes: APUE (Richard Stevens).
Für den Kernel werden alle geöffneten Dateien von Dateideskriptoren referenziert. Ein Dateideskriptor ist eine nicht negative Zahl.

Wenn wir eine vorhandene Datei öffnen oder eine neue Datei erstellen, gibt der Kernel einen Dateideskriptor an den Prozess zurück. Der Kernel verwaltet eine Tabelle aller geöffneten Dateideskriptoren, die verwendet werden. Die Zuweisung von Dateideskriptoren erfolgt im Allgemeinen sequentiell und sie werden der Datei als nächster freier Dateideskriptor aus dem Pool der freien Dateideskriptoren zugewiesen. Wenn wir die Datei schließen, wird der Dateideskriptor freigegeben und steht für die weitere Zuordnung zur Verfügung.
Siehe dieses Bild für weitere Details:

Wenn wir eine Datei lesen oder schreiben möchten, identifizieren wir die Datei mit dem Dateideskriptor, der vom Funktionsaufruf open () oder create () zurückgegeben wurde , und verwenden ihn als Argument für read () oder write () .
Es ist üblich, dass UNIX-System-Shells den Dateideskriptor 0 mit der Standardeingabe eines Prozesses, den Dateideskriptor 1 mit der Standardausgabe und den Dateideskriptor 2 mit dem Standardfehler verknüpfen .
Der Dateideskriptor reicht von 0 bis OPEN_MAX. Der maximale Wert des Dateideskriptors kann mit erhalten werden ulimit -n. Weitere Informationen finden Sie im 3. Kapitel des APUE-Buches.

Andere Antworten fügten großartige Dinge hinzu. Ich werde nur meine 2 Cent hinzufügen.

Laut Wikipedia wissen wir sicher: Ein Dateideskriptor ist eine nicht negative Ganzzahl. Das Wichtigste, was mir fehlt, wäre zu sagen:

Dateideskriptoren sind an eine Prozess-ID gebunden.

Wir wissen, dass die bekanntesten Dateideskriptoren 0, 1 und 2 sind. 0 entspricht STDIN, 1 bis STDOUTund 2 bis STDERR.

Nehmen wir als Beispiel Shell-Prozesse und wie trifft dies zu?

Überprüfen Sie diesen Code

#>sleep 1000 &
[12] 14726

Wir haben einen Prozess mit der ID 14726 (PID) erstellt. Mit dem können lsof -p 14726wir die Dinge wie folgt bekommen:

COMMAND   PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF    NODE NAME
sleep   14726 root  cwd    DIR    8,1     4096 1201140 /home/x
sleep   14726 root  rtd    DIR    8,1     4096       2 /
sleep   14726 root  txt    REG    8,1    35000  786587 /bin/sleep
sleep   14726 root  mem    REG    8,1 11864720 1186503 /usr/lib/locale/locale-archive
sleep   14726 root  mem    REG    8,1  2030544  137184 /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.27.so
sleep   14726 root  mem    REG    8,1   170960  137156 /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.27.so
sleep   14726 root    0u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    1u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    2u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6

Die 4. Spalte FD und die nächste Spalte TYPE entsprechen dem Dateideskriptor und dem Dateideskriptortyp.

Einige der Werte für die FD können sein:

cwd – Current Working Directory
txt – Text file
mem – Memory mapped file
mmap – Memory mapped device

Der eigentliche Dateideskriptor befindet sich jedoch unter:

NUMBER – Represent the actual file descriptor. 

Das Zeichen nach der Zahl, dh "1u", repräsentiert den Modus, in dem die Datei geöffnet wird. r zum Lesen, w zum Schreiben, u zum Lesen und Schreiben.

TYPE gibt den Dateityp an. Einige der Werte von TYPEs sind:

REG – Regular File
DIR – Directory
FIFO – First In First Out

Alle Dateideskriptoren sind jedoch CHR - Character Special File (oder Character Device File).

Jetzt können wir die Dateideskriptoren für identifizieren STDIN, STDOUTund STDERReinfach mit lsof -p PID, oder wir können das gleiche , wenn wir sehen ls /proc/PID/fd.

Beachten Sie auch, dass die Dateideskriptortabelle, die der Kernel verfolgt, nicht mit der Dateitabelle oder der Inodes-Tabelle identisch ist. Diese sind getrennt, wie einige andere Antworten erklärt haben.

Sie fragen sich, wo diese Filedeskriptoren physisch sind und was gespeichert ist /dev/pts/6zum Beispiel

sleep   14726 root    0u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    1u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    2u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6

Nun, /dev/pts/6lebt nur in Erinnerung. Dies sind keine regulären Dateien, sondern sogenannte Zeichengerätedateien . Sie können dies überprüfen mit: ls -l /dev/pts/6und sie beginnen cin meinem Fall mit crw--w----.

Um sich an die meisten Linux-ähnlichen Betriebssysteme zu erinnern, definieren Sie sieben Dateitypen:

• Normale Dateien
• Verzeichnisse
• Zeichengerätedateien
• Gerätedateien blockieren
• Lokale Domain-Sockets
• Named Pipes (FIFOs) und
• Symbolische Links

Weitere Punkte zu File Descriptor:

1. File Descriptors(FD) sind nicht negative Ganzzahlen (0, 1, 2, ...), die geöffneten Dateien zugeordnet sind.

2. 0, 1, 2ist Standard FD ‚Das entspricht s STDIN_FILENO, STDOUT_FILENOund STDERR_FILENO(definiert in unistd.hstandardmäßig im Namen von Shell , wenn die Programmstarts geöffnet).

3. FDs werden in der sequentiellen Reihenfolge zugewiesen, was den niedrigstmöglichen nicht zugewiesenen ganzzahligen Wert bedeutet.

4. FDs für einen bestimmten Prozess sind in /proc/$pid/fd(auf Unix-basierten Systemen) zu sehen.

Als Ergänzung zu anderen Antworten betrachtet Unix alles als Dateisystem. Ihre Tastatur ist eine Datei, die nur aus der Sicht des Kernels gelesen werden kann. Der Bildschirm ist eine Nur-Schreib-Datei. Ebenso werden Ordner, Eingabe- / Ausgabegeräte usw. als Dateien betrachtet. Wenn eine Datei geöffnet wird, z. B. wenn die Gerätetreiber [für Gerätedateien] ein open () anfordern oder ein Prozess eine Benutzerdatei öffnet, weist der Kernel einen Dateideskriptor zu, eine Ganzzahl, die den Zugriff auf diese Datei angibt, sodass sie schreibgeschützt ist , schreibe nur usw. [als Referenz: https://en.wikipedia.org/wiki/Everything_is_a_file ]

Dateideskriptoren (FD):

• Unter Linux / Unix ist alles eine Datei. Normale Dateien, Verzeichnisse und sogar Geräte sind Dateien. Jeder Datei ist eine Nummer zugeordnet, die als File Descriptor (FD) bezeichnet wird.
• Ihr Bildschirm verfügt außerdem über einen Dateideskriptor. Wenn ein Programm ausgeführt wird, wird die Ausgabe an den Dateideskriptor des Bildschirms gesendet, und Sie sehen die Programmausgabe auf Ihrem Monitor. Wenn die Ausgabe an den Dateideskriptor des Druckers gesendet wird, wurde die Programmausgabe gedruckt.
  
  Fehlerumleitung:
  Immer wenn Sie ein Programm / einen Befehl am Terminal ausführen, sind 3 Dateien geöffnet
  1. Standardeingabe
  2. Standardausgabe
  3. Standart Fehler.
  
  Diese Dateien sind immer vorhanden, wenn ein Programm ausgeführt wird. Wie bereits erläutert, ist jeder dieser Dateien ein Dateideskriptor zugeordnet.
  Datei                                        - File Descriptor
  Standardeingabe STDIN 0
  Standardausgabe STDOUT 1
  Standardfehler STDERR 2
  
  
• Beispielsweise erhält man bei der Suche nach Dateien normalerweise Fehler, denen die Berechtigung verweigert wurde, oder eine andere Art von Fehlern. Diese Fehler können in einer bestimmten Datei gespeichert werden.
  Beispiel 1

$ ls mydir 2> Errorsfile.txt

Der Dateideskriptor für Standardfehler ist 2.
Wenn kein Verzeichnis mit dem Namen mydir vorhanden ist, wird die Ausgabe des Befehls in der Datei errorfile.txt gespeichert.
Mit "2>" leiten wir die Fehlerausgabe in eine Datei mit dem Namen "errorfile" um. txt "
Somit ist die Programmausgabe nicht mit Fehlern überfüllt.

Ich hoffe du hast deine Antwort bekommen.

Auf jedem Betriebssystem werden Prozesse ( ps ) ausgeführt, z. B. p1, p2, p3 usw. Bei jedem Prozess werden normalerweise Dateien fortlaufend verwendet.

Jeder Prozess besteht aus einem Prozessbaum (oder einer Prozesstabelle in einer anderen Formulierung).

Normalerweise stellen Betriebssysteme jede Datei in jedem Prozess durch eine Zahl dar (dh in jedem Prozessbaum / jeder Tabelle).

Die erste im Prozess verwendete Datei ist Datei0 , die zweite ist Datei1 , die dritte ist Datei2 und so weiter.

Jede solche Nummer ist ein Dateideskriptor.

Dateideskriptoren sind normalerweise ganze Zahlen (0, 1, 2 und nicht 0,5, 1,5, 2,5).

Da wir Prozesse häufig als "Prozesstabellen" beschreiben und Tabellen Tabellen (Einträge) enthalten, können wir sagen, dass die Dateideskriptorzelle in jedem Eintrag den gesamten Eintrag darstellt.

In ähnlicher Weise verfügt ein Netzwerk-Socket beim Öffnen über einen Socket-Deskriptor.

In einigen Betriebssystemen gehen Ihnen möglicherweise die Dateideskriptoren aus, aber ein solcher Fall ist äußerst selten, und der durchschnittliche Computerbenutzer sollte sich darüber keine Sorgen machen.

Dateideskriptoren können global sein (Prozess A beginnt mit 0 und endet mit 1; Prozess B beginnt mit 2 und endet mit 3) und so weiter, aber soweit ich weiß, normalerweise in modernen Betriebssystemen, Datei Deskriptoren sind nicht global und tatsächlich prozessspezifisch (Prozess A beginnt mit 0 und endet mit 5, während Prozess B mit 0 beginnt und mit 10 endet).

Dateideskriptoren

• Für den Kernel werden alle geöffneten Dateien von Dateideskriptoren referenziert.
• Ein Dateideskriptor ist eine nicht negative Ganzzahl.
• Wenn wir eine vorhandene Datei öffnen oder eine neue Datei erstellen, gibt der Kernel einen Dateideskriptor an einen Prozess zurück.
• Wenn wir eine Datei lesen oder schreiben möchten, identifizieren wir die Datei mit dem Dateideskriptor, der durch Öffnen oder Erstellen neu abgestimmt wurde, als Argument zum Lesen oder Schreiben.
• Jeder UNIX-Prozess verfügt über 20 Dateideskriptoren und verfügt über die Nummern 0 bis 19, wurde jedoch von vielen Systemen auf 63 erweitert.
• Die ersten drei sind bereits zu Beginn des Prozesses geöffnet. 0: Die Standardeingabe 1: Die Standardausgabe 2: Die Standardfehlerausgabe
• Wenn der übergeordnete Prozess einen Prozess gabelt, erbt der untergeordnete Prozess die Dateideskriptoren des übergeordneten Prozesses

Ergänzung zu vor allem vereinfachten Antworten.
Wenn Sie mit Dateien im Bash-Skript arbeiten, ist es besser, den Dateideskriptor zu verwenden.
Zum Beispiel: -
Sie möchten von / in die Datei "test.txt" lesen und schreiben.
Verwenden Sie den Dateideskriptor wie unten gezeigt

FILE=$1 # give the name of file in the command line
exec 5<>$FILE # '5' here act as the file descriptor
# Reading from the file line by line using file descriptor
while read LINE; do
    echo "$LINE"
done <&5

# Writing to the file using descriptor
echo "Adding the date: `date`" >&5 
exec 5<&- # Closing a file descriptor

Dateideskriptoren sind die Deskriptoren einer Datei. Sie geben Links zu einer Datei. Mit ihrer Hilfe können wir eine Datei lesen, schreiben und öffnen.