OS管理文件的方式（文件读写的过程）

一个进程可以打开/创建多个文件，即 进程：打开的文件 = 1：n

OS中存在多个进程，那就说明可能存在更多文件

所以，OS必须对进程中打开的文件进行管理

在了解文件如何被管理之前，我们需要先了解 文件是以何种形式存在于操作系统上的？？

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目录

一、文件的存储方式

1、文件的一般存储形式

2、文件的数据化存储形式

 二、进程与struct file的关系

三、文件描述符是什么？

四、文件结构体struct file如何跟底层驱动打交道？

五、总结：文件读写的过程

(1) 打开某个文件，获取对应的文件描述符

 (2) 根据文件描述符定位到对应的文件结构体的具体位置

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一、文件的存储方式

1、文件的一般存储形式

我们在平时看到的文件诸如下面这样， 但是这只是Windows上表现出来的形式

这是Linux上文件的表现形式，通常这些文件是放在磁盘上的

问：一个空文件(0KB的文件) 是否会占据磁盘空间？？

答：会的，无论是Windows还是Linux系统，文件一旦被创建，就会有文件的创建时间、文件权限等属性信息，这些信息都需要地方存放

所以！！！磁盘文件 = 文件内容 + 文件属性

2、文件的数据化存储形式

一个文件包含文件内容和文件属性信息，这些信息都会被存放在一个结构体 struct file中

对于多个文件，就以双链表的形式相互联系起来

 二、进程与struct file的关系

文件这么多，哪些是属于当前进程的呢？？

进程的task_struct中包含一个 struct files来专门管理当前进程的文件（左图）

struct files包含的指针数组 fd_array[ ]存放着各个文件的地址，通过这些地址我们可以找到对应的文件（右图）

                                  

数组中存放着 struct file类型的指针，也就是 存放文件信息结构体struct file的地址

每一个地址都能对应到一个文件结构体

三、文件描述符是什么？

下面这篇博客简单解释了文件描述符有什么用？

文件操作——系统调用函数open函数_abs(ln(1+NaN))的博客-CSDN博客C/C++向文件写入，先调用接口函数 ——> 系统调用函数 ——>进入OS ——> 从磁盘中读取文件，这里主要介绍系统调用函数open函数https://blog.csdn.net/challenglistic/article/details/123764901?spm=1001.2014.3001.5501了解了大致用途以后，我们再结合上面的内容，我们就可以知道

每创建一个文件，就会对应一个文件描述符，这个文件描述符很容易让我们联想到数组的下标

没错，上面 指针数组的下标 = 文件描述符，每一个下标都会指向一个文件结构体（可以理解为文件，struct file 是文件数据结构层面的表现）

四、文件结构体struct file如何跟底层驱动打交道？

============================提出问题============================

键盘、显示器、磁盘、网卡等都属于外设，内存和这些外设打交道，无非就是I/O

为了和这些外设打交道，OS提供了系统调用函数read、write函数

（虽然键盘不能写，但是为了统一，键盘的write函数的函数体为空；显示器的read函数也是如此）

============================解决问题============================

 这就可能稍微涉及到多态了，一堆子类A、B、C、D继承同一个父类 M，我们可以通过父类对象调用子类的函数

M m = new A();

 在上层设计一个总的read/write函数，这样的话我们可以通过改变函数地址来调用不同的函数

所以在文件的结构体中，除了如文件描述符、缓冲区维护指针之外 ，还存放着文件操作函数指针

五、过程总结：以读取磁盘文件为例

(1) 打开某个文件，获取对应的文件描述符

stdin、stdout、stderr的文件描述符分别是0、1、2

在数据结构层面，每一个文件都有自己的 文件结构体，里面就包含了文件描述符

struct FILE
{
    int _fileno;    //文件描述符
}

open函数是系统调用函数，只要给出对应的路径，我们就能够获取到这个文件描述符

 (2) 根据文件描述符定位到对应的文件结构体的具体位置

并进行相应的读/写操作，OS会帮我们去调用对应的驱动函数

char* buffer[1024];
read(fd,buffer,sizeof(buffer));

我们对文件的读写可以先这么理解，因为在写的过程中还涉及到文件缓冲区，在了解了缓冲区以后，我们可以更清楚的了解到这个过程

printf函数打印（二）—— 缓冲区篇_abs(ln(1+NaN))的博客-CSDN博客_printf缓存了解了printf打印的基本流程，但是printf寻文件途中，数据是放在哪呢？？https://blog.csdn.net/challenglistic/article/details/124083937