UNIX 文件I/O总结

输入是从I/O设备拷贝数据到主存，输出是从主存拷贝数据到I/O设备。

一个文件就是一个字节序列。

所有的I/O设备，如网络、磁盘、和终端，都被模型化为文件，而所有的输入和输出都被当做想对应的文件的读写来执行。

1、ISO C的I/O操作是带缓存的，而POSIX标准的I/O操作是指真正发生了系统调用，是不带缓存的

2、文件描述

（1）是对一个已打开文件的引用，是由shell定义，Unix沿用，与内核无关。

（2）文件描述符是一个非负整数，0、1、2已被标准输入、标准输出和标准错误关联

（3）文件描述符是在某一个进程/线程中对一个文件的描述，同一个文件在不同进程/线程中的描述符可以不同，这也是文件共享的理论基础

3、文件打开操作 open（）和openat（）

（1）返回文件描述符或者-1

int open(char *filename, int flags, mode_t mode);

int openat(int fd,<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">char *filename, int flags, mode_t mode</span>)

（2）flags参数

 O_RDONLY: Reading only

O_WRONLY: Writing only

O_RDWR: Reading and writing 

还有O_APPEND、O_CREAT、O_SYNC等常用的参数。有需要参考官方文档。

（3）openat()的引入是为了解决 

open（）中文件路径为相对路径时，不再只能打开当前工作目录的文件的问题

避免两个函数调用相关联引起的文件覆盖问题

fd为参数指出了相对路径在文件系统的起始地址

4、创建文件

int creat(const char *path,mode_t mode);等效于open（path,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,mode）

creat()以只写的方式创建并打开文件，不能立即读取文件，所以最好用第二种方法。

5、文件关闭

int close(int fd);

关闭文件，释放记录锁。进程关闭时，内核会自动关闭该进程的所有调用文件，所以有时不比显示关闭文件。

6、文件偏移函数

off_t lseek(int fd,off_t offset, int whence);

whence:

SEEK_SET     文件操作从offset处开始

SEEK_CUR   文件已有偏移+offset

SEEK_END  文件长度+offset

offset 可正负

off_t的类型决定了一个文件的最大长度，32位时，有符号位，最大长度为2^31-1，2GB

7、读操作

ssize_t read(int fd, void *buf,size_t nbytes);

(1)返回-1，出错；返回0，到达文件末尾；返回正整数，读取字节数

（2）设置读取nbytes，在不同设备上可以读取的字节数往往不能满足nbytes

8、写操作

ssize_t write(int fd, void *buf,size_t nbytes);

(1)出错，返回-1，成功返回写的字节数

（2）默认写操作时从当前偏移开始的，但是当在打开文件设置了O_APPEND参数时，文件偏移设为了末尾，在末尾插入nbytes数据。

9、文件共享

（1）每个进程的进程表有一个表项记录打开文件的文件描述符表，不同的描述符，都对应一个不同的文件表

（2）文件表记录文件的状态（读、写、阻塞、同步、添加等）、文件偏移量和指向文件V结点结构的指针，仍然属于当前进程

（3）文件V结点结构是描述具体文件的信息载体。包含文件类型、对此文件的各种操作、文件作者、长度、指向文件所在磁盘位置的指针等。

文件V结点也是对具体文件系统的抽象，不属于某一个进程。

这样，不同进程可以对同一个文件V结点结构进行操作，在处理好同步的情况下，可以实现不同进程/线程的文件共享。

10、文件描述符的复制

共享同一个文件表

int dup(int fd);int dup2(int fd, int fd2);

dup()函数返回fd文件符描述文件的最小可用文件描述符，失败返回-1

dup2(fd,fd2)函数返回指定文件描述符fd2,如果fd2被占用，则先将其关闭，如果fd2=fd，返回fd2。失败返回-1。

11、缓存区刷新

延迟写：

内核中设有缓存区高速缓存或者页高速缓存，大多数I/O操作都要经过缓存区，再排入读写队列，最后由系统守护进程定时调用sync函数写入磁盘

void sync(void);int fsync(int fd);

sync将修改过的缓存区排入写队列，就返回，不管是否写入磁盘。写队列由系统守护进程update维护

fsync（fd）只将文件描述符fd描述的文件的修改部分立即调用I/O操作写入磁盘。

12、改变已打开文件的属性

int fcntl(int fd,int cmd,.../*int arg*/);

该函数有五种功能：

（1）辅助一个已有的描述符，功能同dup() dup2()函数

（2）获取/设置文件描述符的标志，即改变FD_CLOEXEC的值，0开，1关闭

（3）获取/设置文件状态

（4）获取/设置异步I/O的所有权

（5）获取/设置记录锁
13、ioctl函数

ioctl是设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数。所谓对I/O通道进行管理，就是对设备的一些特性进行控制。

详细参考：http://blog.csdn.net/shanshanpt/article/details/19897897