Descriptor de archivo
Identificador de recursos del sistema en sistemas operativos

En los sistemas operativos de computadoras Unix y similares a Unix , un descriptor de archivo ( FD , con menor frecuencia fildes ) es un identificador único de proceso ( identificador ) para un archivo u otro recurso de entrada/salida , como una tubería o un socket de red .

Los descriptores de archivos generalmente tienen valores enteros no negativos ; los valores negativos se reservan para indicar "ningún valor" o condiciones de error.

Los descriptores de archivos son parte de la API POSIX . Cada proceso Unix (excepto quizás los daemons ) debería tener tres descriptores de archivos POSIX estándar, correspondientes a los tres flujos estándar :

Valor enteroNombre< unistd.h > constante simbólica [1]< stdio.h > secuencia de archivos [2]
0Entrada estándarNúmero de archivo estándarentrada estándar
1Salida estándarNúmero de archivo de salida estándarsalida estándar
2Error estándarNúmero de archivo STDERR_error estándar

Descripción general

Descriptores de archivo para un solo proceso, tabla de archivos y tabla de inodos . Tenga en cuenta que varios descriptores de archivo pueden hacer referencia a la misma entrada de la tabla de archivos (por ejemplo, como resultado de la llamada al sistema dup [3] : 104  ) y que varias entradas de la tabla de archivos pueden, a su vez, hacer referencia al mismo inodo (si se ha abierto varias veces; la tabla sigue estando simplificada porque representa los inodos por nombres de archivo, aunque un inodo puede tener varios nombres ). El descriptor de archivo 3 no hace referencia a nada en la tabla de archivos, lo que significa que se ha cerrado.

En la implementación tradicional de Unix, los descriptores de archivos se indexan en un índice por proceso.tabla de descriptores de archivos mantenida por el núcleo, que a su vez indexa en una tabla de todo el sistema de archivos abiertos por todos los procesos, llamadatabla de archivos . Esta tabla registra elmodoen que se ha abierto el archivo (u otro recurso): para lectura, escritura, adición y posiblemente otros modos. También se indexa en una tercera tabla llamadatabla de inodosque describe los archivos subyacentes reales.[3] Para realizar la entrada o salida, el proceso pasa el descriptor de archivo al núcleo a través de unallamada al sistema, y ​​el núcleo accederá al archivo en nombre del proceso. El proceso no tiene acceso directo a las tablas de archivos o inodos.

En Linux , se puede acceder al conjunto de descriptores de archivos abiertos en un proceso a través de path /proc/PID/fd/, donde PID es el identificador del proceso . Los descriptores de archivos /proc/PID/fd/0son stdin, /proc/PID/fd/1is stdouty /proc/PID/fd/2is stderr. Como atajo a estos, cualquier proceso en ejecución también puede acceder a sus propios descriptores de archivos a través de las carpetas /proc/self/fdy /dev/fd. [4]

En sistemas tipo Unix , los descriptores de archivos pueden hacer referencia a cualquier tipo de archivo Unix nombrado en un sistema de archivos. Además de los archivos normales, esto incluye directorios , dispositivos de bloques y caracteres (también llamados "archivos especiales"), sockets de dominio Unix y canalizaciones con nombre . Los descriptores de archivos también pueden hacer referencia a otros objetos que normalmente no existen en el sistema de archivos, como canalizaciones anónimas y sockets de red .

La estructura de datos FILE de la biblioteca de E/S estándar de C suele incluir un descriptor de archivo de bajo nivel para el objeto en cuestión en sistemas tipo Unix. La estructura de datos general proporciona una abstracción adicional y se conoce como identificador de archivo .

Operaciones sobre descriptores de archivos

A continuación se enumeran las operaciones típicas sobre descriptores de archivos en sistemas modernos similares a Unix . La mayoría de estas funciones se declaran en el <unistd.h>encabezado, pero algunas se encuentran en el <fcntl.h>encabezado.

Creación de descriptores de archivos

  • abierto ()
  • crear() [5]
  • enchufe()
  • aceptar()
  • par de conectores()
  • tubo()
  • epoll_create() (Linux)
  • signalfd() (Linux)
  • Eventfd() (Linux)
  • timerfd_create() (Linux)
  • memfd_create() (Linux)
  • usuariofaultfd() (Linux)
  • fanotify_init() (Linux)
  • inotify_init() (Linux)
  • clone() (con el indicador CLONE_PIDFD, Linux)
  • pidfd_open() (Linux)
  • abrir_por_identificador_at() (Linux)
  • kqueue() (BSD)
  • pdfork() (kFreeBSD)

Derivación de descriptores de archivos

  • función dirfd()
  • archivono()

Operaciones sobre un único descriptor de archivo

  • leer (), escribir ()
  • leerv() , escribirv()
  • pread() , pwrite()
  • recibir() , enviar()
  • recibir desde() , enviar a()
  • recvmsg() , sendmsg() (también se utiliza para enviar FD a otros procesos a través de un socket de dominio Unix)
  • recvmmsg() , enviarmmsg()
  • lseek() , llseek()
  • función f
  • fstatvfs()
  • fchmod()
  • fchown()
  • ftruncar()
  • Sincronización fsync()
  • Sincronización de datos ()
  • fdopendir()
  • fgetxattr() , fsetxattr() (Linux)
  • flistxattr() , fremovexattr() (Linux)
  • estadísticas (Linux)
  • conjuntos (Linux)
  • vmsplice() (Linux)
  • Señal de envío pidfd (Linux)
  • pdkill() (kFreeBSD)
  • waitid() (con tipo de identificación P_PIDFD, Linux)
  • fdopen() (función stdio: convierte el descriptor de archivo en ARCHIVO*)
  • dprintf() (función stdio: imprime en el descriptor de archivo)

Operaciones sobre múltiples descriptores de archivos

  • seleccionar() , pselect()
  • encuesta() , ppoll()
  • epoll_wait() , epoll_pwait() , epoll_pwait2() (Linux, toma un único descriptor de archivo epoll para esperar a muchos otros descriptores de archivo)
  • epoll_ctl() (para Linux)
  • kqueue() (para sistemas basados ​​en BSD).
  • enviar archivo()
  • splice() , tee() (para Linux)
  • copy_file_range() (para Linux)

Operaciones en la tabla de descriptores de archivos

La función fcntl() se utiliza para realizar varias operaciones en un descriptor de archivo, según el argumento del comando que se le pase. Hay comandos para obtener y establecer atributos asociados con un descriptor de archivo, incluidos F_GETFD, F_SETFD, F_GETFL y F_SETFL .

  • cerca()
  • closefrom() (sólo BSD y Solaris; elimina todos los descriptores de archivos mayores o iguales al número especificado)
  • close_range() (para Linux) [6]
  • dup() (duplica un descriptor de archivo existente garantizando que sea el descriptor de archivo con el número más bajo disponible)
  • dup2 () , dup3() (Cierra fd1 si es necesario y hace que el descriptor de archivo fd1 apunte al archivo abierto de fd2)
  • función fcntl (F_DUPFD)

Operaciones que modifican el estado del proceso

  • fchdir() (establece el directorio de trabajo actual del proceso en función de un descriptor de archivo de directorio)
  • mmap () (mapea rangos de un archivo en el espacio de direcciones del proceso)

Bloqueo de archivos

  • rebaño()
  • fcntl() (F_GETLK, F_SETLK y F_SETLKW)
  • bloqueof()

Zócalos

  • conectar()
  • unir()
  • escuchar()
  • accept() (crea un nuevo descriptor de archivo para una conexión entrante)
  • obtenernombrecalcetín()
  • obtenernombredepar()
  • obtienesockopt()
  • conjuntosockopt()
  • shutoff() (apaga una o ambas mitades de una conexión dúplex completa)

Misceláneas

  • ioctl() (una gran colección de operaciones diversas en un único descriptor de archivo, a menudo asociado con un dispositivo)

atoperaciones de sufijo

Se ha añadido una serie de nuevas operaciones a muchos sistemas modernos similares a Unix, así como a numerosas bibliotecas de C, que se estandarizarán en una versión futura de POSIX . [7] El atsufijo significa que la función toma un primer argumento adicional que proporciona un descriptor de archivo a partir del cual se resuelven las rutas relativasat , por lo que las formas que carecen del sufijo se vuelven equivalentes a pasar un descriptor de archivo correspondiente al directorio de trabajo actual . El propósito de estas nuevas operaciones es defenderse contra una cierta clase de ataques TOCTOU .

  • abierto()
  • funciónaccesat()
  • fchmodat()
  • fchownat()
  • fstatat()
  • futimesat()
  • enlace()
  • mkdirat()
  • mknodat()
  • leerlinkat()
  • renombrar()
  • enlace simbólico()
  • desvincular()
  • mkfifoat()
  • fdopendir()

Descriptores de archivos como capacidades

Los descriptores de archivos de Unix se comportan de muchas maneras como capacidades . Se pueden pasar entre procesos a través de sockets de dominio Unix utilizando la sendmsg()llamada al sistema. Sin embargo, tenga en cuenta que lo que realmente se pasa es una referencia a una "descripción de archivo abierto" que tiene un estado mutable (el desplazamiento del archivo y los indicadores de acceso y estado del archivo). Esto complica el uso seguro de los descriptores de archivos como capacidades, ya que cuando los programas comparten el acceso a la misma descripción de archivo abierto, pueden interferir con el uso que hacen los demás al cambiar su desplazamiento o si es bloqueante o no bloqueante, por ejemplo. [8] [9] En los sistemas operativos que están diseñados específicamente como sistemas de capacidades, rara vez hay un estado mutable asociado con una capacidad en sí.

La tabla de descriptores de archivos de un proceso Unix es un ejemplo de una lista C.

Véase también

Referencias

  1. ^ The Open Group . «Especificaciones básicas de The Open Group, número 7, IEEE Std 1003.1-2008, edición 2016» . Consultado el 21 de septiembre de 2017 .
  2. ^ The Open Group. «Especificaciones básicas de The Open Group, número 7, IEEE Std 1003.1-2008, edición 2016». <stdio.h> . Consultado el 21 de septiembre de 2017 .
  3. ^ ab Bach, Maurice J. (1986). El diseño del sistema operativo UNIX (8.ª ed.). Prentice-Hall . pp. 92–96. ISBN 9780132017992.
  4. ^ "Dispositivos: ¿Qué significa la salida de 'll /Proc/Self/Fd/' (desde 'll /Dev/Fd')?".
  5. ^ The Open Group . «Especificaciones básicas de The Open Group, número 7, IEEE Std 1003.1-2008, edición 2018 – creat» . Consultado el 11 de abril de 2019 .
  6. ^ Stephen Kitt, Michael Kerrisk. «close_range(2) — Página del manual de Linux» . Consultado el 22 de marzo de 2021 .
  7. ^ Conjunto de API ampliado, parte 2. The Open Group. Octubre de 2006. ISBN 1931624674.
  8. ^ Brinkmann, Marcus (4 de febrero de 2009). "Construyendo un puente: API de bibliotecas y descriptores de archivos". cap-talk . Archivado desde el original el 30 de julio de 2012 . Consultado el 21 de septiembre de 2017 .
  9. ^ de Boyne Pollard, Jonathan (2007). "No configure los descriptores de archivos compartidos en modo de E/S sin bloqueo" . Consultado el 21 de septiembre de 2017 .
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