Linux下文件I/O操作的相关知识(3)

　　现在对前一节文件I/O（1）的几个操作进一步说明：

　　1． 完成write之后，文件中当前偏移量即所增加的字节数。如果当前偏移量大于文件长度，则将i节点中当前文件长度设为当前文件偏移量。

　　2． 用O_APPEND打开一个文件，相应标志会被设置到文件状态标识中。每次写时，当前偏移量会被设置为i节点中的文件长度

　　3． lseek定位到文件尾端时，则文件当前偏移量会被设置为当前文件长度。

　　可能有多个文件描述符指向同一文件表项。调用dup和fork时都能看到这一点。

　　多个进程读同一文件能正确工作。但多个进程写同一文件时，可能产生预期不到的后果。可以利用原子操纵避免这种情况。

　　原子操作

　　一般而言，原子操作指的是由多部组成的操作。如果该院自地执行，要么执行完所以步骤，要么一步也不执行。

　　1. 添加至一个文件

　　考虑一个进程，它要讲数据添加到一个文件尾端。早期UNIX不支持open，所以可以如下实现：

　　代码如下：

　　if（lseek（fd， 0L， 2）《0）

　　err_sys（“lseekerror”）;

　　if（write（fd， buf， 100） ！= 100）

　　err_sys（“writeerror”）;

　　对于单个进程，这段程序能正常工作。但多个进程就不一定。结社进程A和B都对同一文件进行添加操作。每个进程都打开该文件，此时数据结构之间关系如图2中所示。假定A调用lseek，将A的当前偏移量设置为1500。进程B执行lseek也将其当前偏移量设为1500。然后B调用write，将当前偏移量增至1600。然后内核又进行进程切换使进程A恢复运行，当A调用write时，从其当前偏移量1500处将数据写入，将替换B刚写入到该文件中的数据。

　　问题出在逻辑操作“定位到文件尾端处，然后写“使用了两个分开的函数调用。解决办法是使这两个操作成为一个原子操作。O_APPEND标识，使内核每次对文件进行写之前，都将进程当前偏移量设置到该文件的尾端处。

　　2．pread和pwrite函数

　　原子性地定位搜索和执行I/0。

　　代码如下：

　　#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函数

　　代码如下：

　　#include 《unistd.h》

　　int dup（int oldfd）;

　　int dup2（int oldfd， int newfd）;

　　上面两个函数都可用来复制一个现存的文件描述符。

　　由dup返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值。用dup2则可以用newfd参数指定新描述符的数值。如果newfd已经打开，则先将其关闭。如果newfd等于oldfd，则dup2返回newfd而不关闭它。

　　假定我们的进程执行了：

　　newfd = dup（1）;

　　当此函数执行时，假设下一个可用的描述符是3。因为这两个描述符指向同一个文件表项，所以他们共享文件标志以及同一文件偏移量。

　　sync、fsync和fdatasync

　　代码如下：

　　#include 《unistd.h》

　　void sync（void）;

　　int fsync（int fd）;

　　int fdatasync（int fd）;

　　当将数据写入文件时，内核通常将数据复制到一个缓冲区，直到缓冲区写满，再将缓冲区排路输出队列，然后等待其到达队首，才进行实际的I/O操作。这种输出防暑被称为延迟写。延迟写减少了磁盘的读写次数，但却降低了文件内容的跟新速度。当系统发生故障时，延迟写可能造成文件跟新内容的丢失。为了保证磁盘上实际文件系统与缓冲区高速缓存中内容一致性，UNIX系统提供了sync、fsync和fdatasync 三个函数。

　　fcntl函数

　　代码如下：

　　#include 《unistd.h》

　　#include 《fcntl.h》

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

　　可以改变已经打开文件的性质。

　　复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）

　　获得或设置文件描述符（cmd=F_GETFD|F_SETFD）

　　获得或设置文件状态标志（cmd=F_GETFL|F_SETFL）

　　获得或设置异步I/O所有权（cmd=F_GETOWN|F_SETOWN）

　　获得或设置记录锁（cmd=F_GETLK|F_SETLK、F_SETLKW）

　　可以用fcntl函数设置文件状态，常用设置套接字描述符为非阻塞O_NONBLOCK

　　ioctl函数

　　#include 《sys/ioctl.h》

　　int ioctl（int d， int request， 。。。）;

　　提供了一个用于控制设备及其描述符行为和配置底层服务的接口。

　　/dev/fd

　　打开文件/dev/fd/n等效于复制描述符n。

　　上面就是Linux文件I/O的相关介绍了，通过这些介绍相信你已经对文件I/O有了进一步的了解，如果你还想了解更多的相关知识的话，不妨多多关注本网站吧。