Linux下文件I/O操作的相關(guān)知識(shí)(3)

　　現(xiàn)在對(duì)前一節(jié)文件I/O（1）的幾個(gè)操作進(jìn)一步說明：

　　1． 完成write之后，文件中當(dāng)前偏移量即所增加的字節(jié)數(shù)。如果當(dāng)前偏移量大于文件長度，則將i節(jié)點(diǎn)中當(dāng)前文件長度設(shè)為當(dāng)前文件偏移量。

　　2． 用O_APPEND打開一個(gè)文件，相應(yīng)標(biāo)志會(huì)被設(shè)置到文件狀態(tài)標(biāo)識(shí)中。每次寫時(shí)，當(dāng)前偏移量會(huì)被設(shè)置為i節(jié)點(diǎn)中的文件長度

　　3． lseek定位到文件尾端時(shí)，則文件當(dāng)前偏移量會(huì)被設(shè)置為當(dāng)前文件長度。

　　可能有多個(gè)文件描述符指向同一文件表項(xiàng)。調(diào)用dup和fork時(shí)都能看到這一點(diǎn)。

　　多個(gè)進(jìn)程讀同一文件能正確工作。但多個(gè)進(jìn)程寫同一文件時(shí)，可能產(chǎn)生預(yù)期不到的后果�？梢岳�用原子操縱避免這種情況。

　　原子操作

　　一般而言，原子操作指的是由多部組成的操作。如果該院自地執(zhí)行，要么執(zhí)行完所以步驟，要么一步也不執(zhí)行。

　　1. 添加至一個(gè)文件

　　考慮一個(gè)進(jìn)程，它要講數(shù)據(jù)添加到一個(gè)文件尾端。早期UNIX不支持open，所以可以如下實(shí)現(xiàn)：

　　代碼如下：

　　if（lseek（fd， 0L， 2）《0）

　　err_sys（“lseekerror”）;

　　if（write（fd， buf， 100） ！= 100）

　　err_sys（“writeerror”）;

　　對(duì)于單個(gè)進(jìn)程，這段程序能正常工作。但多個(gè)進(jìn)程就不一定。結(jié)社進(jìn)程A和B都對(duì)同一文件進(jìn)行添加操作。每個(gè)進(jìn)程都打開該文件，此時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間關(guān)系如圖2中所示。假定A調(diào)用lseek，將A的當(dāng)前偏移量設(shè)置為1500。進(jìn)程B執(zhí)行l(wèi)seek也將其當(dāng)前偏移量設(shè)為1500。然后B調(diào)用write，將當(dāng)前偏移量增至1600。然后內(nèi)核又進(jìn)行進(jìn)程切換使進(jìn)程A恢復(fù)運(yùn)行，當(dāng)A調(diào)用write時(shí)，從其當(dāng)前偏移量1500處將數(shù)據(jù)寫入，將替換B剛寫入到該文件中的數(shù)據(jù)。

　　問題出在邏輯操作“定位到文件尾端處，然后寫“使用了兩個(gè)分開的函數(shù)調(diào)用。解決辦法是使這兩個(gè)操作成為一個(gè)原子操作。O_APPEND標(biāo)識(shí)，使內(nèi)核每次對(duì)文件進(jìn)行寫之前，都將進(jìn)程當(dāng)前偏移量設(shè)置到該文件的尾端處。

　　2．pread和pwrite函數(shù)

　　原子性地定位搜索和執(zhí)行I/0。

　　代碼如下：

　　#include 《unistd.h》

　　ssize_t pread（int fd， void *buf， size_tcount， off_t offset）;

　　ssize_t pwrite（int fd， const void *buf，size_t count， off_t offset）;

　　ssize_t pread（int fd， void *buf， size_tcount， off_t offset）;

　　ssize_t pwrite（int fd， const void *buf，size_t count， off_t offset）;

　　dup和dup2函數(shù)

　　代碼如下：

　　#include 《unistd.h》

　　int dup（int oldfd）;

　　int dup2（int oldfd， int newfd）;

　　上面兩個(gè)函數(shù)都可用來復(fù)制一個(gè)現(xiàn)存的文件描述符。

　　由dup返回的新文件描述符一定是當(dāng)前可用文件描述符中的最小數(shù)值。用dup2則可以用newfd參數(shù)指定新描述符的數(shù)值。如果newfd已經(jīng)打開，則先將其關(guān)閉。如果newfd等于oldfd，則dup2返回newfd而不關(guān)閉它。

　　假定我們的進(jìn)程執(zhí)行了：

　　newfd = dup（1）;

　　當(dāng)此函數(shù)執(zhí)行時(shí)，假設(shè)下一個(gè)可用的描述符是3。因?yàn)檫@兩個(gè)描述符指向同一個(gè)文件表項(xiàng)，所以他們共享文件標(biāo)志以及同一文件偏移量。

　　sync、fsync和fdatasync

　　代碼如下：

　　#include 《unistd.h》

　　void sync（void）;

　　int fsync（int fd）;

　　int fdatasync（int fd）;

　　當(dāng)將數(shù)據(jù)寫入文件時(shí)，內(nèi)核通常將數(shù)據(jù)復(fù)制到一個(gè)緩沖區(qū)，直到緩沖區(qū)寫滿，再將緩沖區(qū)排路輸出隊(duì)列，然后等待其到達(dá)隊(duì)首，才進(jìn)行實(shí)際的I/O操作。這種輸出防暑被稱為延遲寫。延遲寫減少了磁盤的讀寫次數(shù)，但卻降低了文件內(nèi)容的跟新速度。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，延遲寫可能造成文件跟新內(nèi)容的丟失。為了保證磁盤上實(shí)際文件系統(tǒng)與緩沖區(qū)高速緩存中內(nèi)容一致性，UNIX系統(tǒng)提供了sync、fsync和fdatasync 三個(gè)函數(shù)。

　　fcntl函數(shù)

　　代碼如下：

　　#include 《unistd.h》

　　#include 《fcntl.h》

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

　　可以改變已經(jīng)打開文件的性質(zhì)。

　　復(fù)制一個(gè)現(xiàn)有的描述符（cmd=F_DUPFD）

　　獲得或設(shè)置文件描述符（cmd=F_GETFD|F_SETFD）

　　獲得或設(shè)置文件狀態(tài)標(biāo)志（cmd=F_GETFL|F_SETFL）

　　獲得或設(shè)置異步I/O所有權(quán)（cmd=F_GETOWN|F_SETOWN）

　　獲得或設(shè)置記錄鎖（cmd=F_GETLK|F_SETLK、F_SETLKW）

　　可以用fcntl函數(shù)設(shè)置文件狀態(tài)，常用設(shè)置套接字描述符為非阻塞O_NONBLOCK

　　ioctl函數(shù)

　　#include 《sys/ioctl.h》

　　int ioctl（int d， int request， 。。。）;

　　提供了一個(gè)用于控制設(shè)備及其描述符行為和配置底層服務(wù)的接口。

　　/dev/fd

　　打開文件/dev/fd/n等效于復(fù)制描述符n。

　　上面就是Linux文件I/O的相關(guān)介紹了，通過這些介紹相信你已經(jīng)對(duì)文件I/O有了進(jìn)一步的了解，如果你還想了解更多的相關(guān)知識(shí)的話，不妨多多關(guān)注本網(wǎng)站吧。