結合 Go 讀 APUE－檔案共享

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檔案共享

UNIX 系統支援在不同程式間共享開啟檔案, 知識點：核心用於所有 I/O 的資料結構、原子操作。

概念性的 I/O 資料結構

核心用於所有 I/O 的資料結構，只是個概念性的，不一定適用，有個大體的輪廓就 OK。

• 程式表 (process table entry) 中的記錄
• 檔案表項 (file table entry)
• v節點表項 (v-node table entry)

這是一個 開啟檔案的核心資料結構 圖。開啟檔案 這個操作是一個程式, 每個程式在程式表中都有一個記錄，而 開啟檔案程式記錄 中包含一張開啟檔案描述符表, 包括：

• 檔案描述符標誌
• 指向一個檔案表項的指標

檔案描述符表用 Go 抽象如下表示：

type fd struct {
    flags   int
    pointer *FileTableEntry
}

程式碼中 flags 的型別是隨便定義的（實際我沒查），由圖中看出 pointer 指向檔案表項 (file table entry), 核心為所有開啟檔案維持一張檔案表, 每個檔案表項包括：

• 檔案狀態標誌 (讀、寫、添寫、同步和非阻塞)
• 當前檔案偏移量
• 指向該檔案 v 節點表項的指標

檔案表項用 Go 抽象如下表示：

type FileTableEntry struct {
    status  int
    offset  int
    pointer *VNodeTableEntry
}

由圖中看出 pointer 指向v節點表項 (v-node table entry), 每個開啟檔案都有一個 v 節點結構如下所示：

• 檔案型別和對此檔案進行各種操作函式的指標，統稱為 v節點資訊
• 該檔案的 i 節點: 檔案所有者、檔案長度、指向檔案實際資料塊在磁碟上所在位置的指標等

V 節點表項和 i 節點用 Go 抽象如下：

type VNodeTableEntry struct {
    information *Information
    vData       *INode
}

type INode struct {
    owner           *Owner
    length          int
    vNodeTableEntry *VNodeTableEntry
}

通過這種方式，來加深對 核心通用 I/O 資料結構 的理解。

如果兩個獨立程式各自開啟同一個檔案，則三者關係如下所示：

原子操作

一般而言，原子操作 (atomic operation) 指的是由多步組成的一個操作。如果該操作原子地執行，則要麼執行完所有步驟，要麼一步也不執行，不可能只執行所有步驟的一個子集。

函式 dup 和 dup2

下面兩個函式都可用來複制一個現有的檔案描述符。

#include <unistd.h>

int dup(int fd);

int dup2(int fd, int fd2);

上面函式中的引數：

• fd 表示要複製的檔案描述符
• fd2 表示複製後的檔案描述符

dup2 函式是可以指定複製後的檔案描述符，而 dup 是返回當前可用檔案描述符中的最小數值。

呼叫 dup(1) 函式後，程式表項，檔案表，v 節點表，之間的關係圖如下：

對於傳入的引數 fd2, 已經被開啟了，會先關閉。知道了這個點，就明白了，下面的操作中會先呼叫 close(fd2)。

很不爽了，沒找到相應的 Go 的原始碼。複製一個描述符的另一種方法是使用 fcntl函式, dup2(fd, fd2) 等效於 close(fd2) 和 fcntl(fd, F_DUPFD, fd2), 但不完全等效，因為 dup2(fd, fd2) 是個原子操作。

目前我先知道 fcntl函式 可以改變已經開啟檔案的屬性，就可以啦。