文件I/O

文件描述符

http://blog.csdn.net/cywosp/article/details/38965239

• 概念
  文件描述符（file descriptor）是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，其是一个非负整数（通常是小整数），用于指代被打开的文件，所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符。
• 文件描述符限制
• 文件描述符跟打开的文件之间的关系
  每一个文件描述符会与一个打开文件相对应，同时，不同的文件描述符也会指向同一个文件。相同的文件可以被不同的进程打开也可以在同一个进程中被多次打开。系统为每一个进程维护了一个文件描述符表，该表的值都是从0开始的，所以在不同的进程中你会看到相同的文件描述符，这种情况下相同文件描述符有可能指向同一个文件，也有可能指向不同的文件。具体情况要具体分析，要理解具体其概况如何，需要查看由内核维护的3个数据结构。
  1. 进程级的文件描述符表
  2. 系统级的打开文件描述符表
  3. 文件系统的i-node表

进程级的描述符表的每一条目记录了单个文件描述符的相关信息。

1. 控制文件描述符操作的一组标志。（目前，此类标志仅定义了一个，即close-on-exec标志）
2. 对打开文件句柄的引用

内核对所有打开的文件的文件维护有一个系统级的描述符表格（open file description table）。有时，也称之为打开文件表（open file table），并将表格中各条目称为打开文件句柄（open file handle）。一个打开文件句柄存储了与一个打开文件相关的全部信息，如下所示：

1. 当前文件偏移量（调用read()和write()时更新，或使用lseek()直接修改）
2. 打开文件时所使用的状态标识（即，open()的flags参数）
3. 文件访问模式（如调用open()时所设置的只读模式、只写模式或读写模式）
4. 与信号驱动相关的设置
5. 对该文件i-node对象的引用
6. 文件类型（例如：常规文件、套接字或FIFO）和访问权限
7. 一个指针，指向该文件所持有的锁列表
8. 文件的各种属性，包括文件大小以及与不同类型操作相关的时间戳

下图展示了文件描述符、打卡文件句柄（文件指针）、打开文件以及i-node之间的关系，其中，三个进程拥有多个打开的文件描述符。

Paste_Image.png

在进程A中，文件描述符1和30都指向了同一个打开的文件句柄（标号23）。这可能是通过调用dup()、dup2()、fcntl()或者对同一个文件多次调用了open()函数而形成的。
进程A的文件描述符2和进程B的文件描述符2都指向了同一个打开的文件句柄（标号73）。这种情形可能是在调用fork()后出现的（即，进程A、B是父子进程关系），或者当某进程通过UNIX域套接字将一个打开的文件描述符传递给另一个进程时，也会发生。再者是不同的进程独自去调用open函数打开了同一个文件，此时进程内部的描述符正好分配到与其他进程打开该文件的描述符一样。
此外，进程A的描述符0和进程B的描述符3分别指向不同的打开文件句柄，但这些句柄均指向i-node表的相同条目（1976），换言之，指向同一个文件。发生这种情况是因为每个进程各自对同一个文件发起了open()调用。同一个进程两次打开同一个文件，也会发生类似情况。
下图展示了文件描述符、打开的文件句柄以及i-node之间的关系，图中，两个进程拥有诸多打开的文件描述符。

此外：

文件描述符和打开的文件之间的关系

其中：
Process 1中，文件描述符3和21都指向了同一个文件a，这可能是通过dup()、dup2()、fcntl()或对同一个文件多次调用open()函数形成的；
Process 1文件描述符21和Process 2中文件描述符35都指向文件a，但是却对应两个不同打开文件句柄(文件指针)，二者打开模式不同(O_RDONLY与O_WRDONLY)。这种情形可能是调用fork()后创建子进程，或某个进程通过UNIX套接字将一个打开的文件描述符传递给另一个进程，或两个独立的进程分别open()打开同一个文件。
Process 1和Process 3中文件描述符3分别对应文件a和文件b。

同步/异步，阻塞/非阻塞

图解能很清楚的明白：http://www.cnblogs.com/Anker/p/3254269.html

实际上同步与异步是针对应用程序与内核的交互而言的。同步过程中进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否完成。异步过程中进程触发IO操作以后，直接返回，做自己的事情，IO交给内核来处理，完成后内核通知进程IO完成

当进程调用一个阻塞的系统函数时，该进程被置于睡眠（Sleep）状态，这时内核调度其它进程运行，直到该进程等待的事件发生了（比如网络上接收到数据包，或者调用sleep指定的睡眠时间到了）它才有可能继续运行

进程的状态

http://blog.csdn.net/nilxin/article/details/7437671

linux内核调度算法

上篇：http://www.cnblogs.com/parrynee/archive/2010/05/16/1736679.html
下篇：http://www.cnblogs.com/parrynee/archive/2010/05/16/1736682.html

另一个，linux调度分析（代码讲的比较多）
https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/kernel/l-kn26sch/

内核的调度算法是基于优先级和时间片的，而且会根据每个进程的运行情况动态调整它的优先级和时间片，让每个进程都能比较公平地得到机会执行