[c] 파일을 열면 실제로 무엇을합니까?

간단한 open()시스템 호출 버전을 통해이 안내서를 살펴 보는 것이 좋습니다 . 파일을 열 때 장면 뒤에서 발생하는 일을 나타내는 다음 코드 스 니펫을 사용합니다.

0  int sys_open(const char *filename, int flags, int mode) {
1      char *tmp = getname(filename);
2      int fd = get_unused_fd();
3      struct file *f = filp_open(tmp, flags, mode);
4      fd_install(fd, f);
5      putname(tmp);
6      return fd;
7  }

간단히, 다음은 해당 코드가 한 줄씩 수행하는 것입니다.

1. 커널 제어 메모리 블록을 할당하고 파일을 사용자 제어 메모리에서 파일로 복사하십시오.
2. 사용하지 않는 파일 디스크립터를 선택하십시오. 현재 열려있는 파일의 확장 가능한 목록에 정수 인덱스로 생각할 수 있습니다. 각 프로세스는 커널에 의해 유지 관리되지만 자체 목록이 있습니다. 코드가 직접 액세스 할 수 없습니다. 목록의 항목에는 기본 파일 시스템이 디스크에서 바이트를 가져 오는 데 사용하는 정보 (예 : inode 번호, 프로세스 권한, 열린 플래그 등)가 포함됩니다.

3. 이 filp_open기능에는 구현이 있습니다

   struct file *filp_open(const char *filename, int flags, int mode) {
           struct nameidata nd;
           open_namei(filename, flags, mode, &nd);
           return dentry_open(nd.dentry, nd.mnt, flags);
   }

   두 가지 작업을 수행합니다.

   1. 파일 시스템을 사용하여 전달 된 파일 이름 또는 경로에 해당하는 inode (또는 일반적으로 파일 시스템이 사용하는 모든 종류의 내부 식별자)를 조회하십시오.
   2. 만들기 struct file아이 노드에 대한 필수 정보와 그것을 돌려줍니다. 이 구조체는 앞서 언급 한 열린 파일 목록의 항목이됩니다.

4. 반환 된 구조체를 프로세스의 열린 파일 목록에 저장 ( “설치”)합니다.

5. 할당 된 커널 제어 메모리 블록을 해제하십시오.
6. 다음과 같은 파일 조작 함수에 전달 될 수있는 파일 기술자를 반환 read(), write()및 close(). 이들 각각은 커널에 제어권을 넘겨줍니다. 파일 디스크립터를 사용하여 프로세스 목록에서 해당 파일 포인터를 찾고 해당 파일 포인터의 정보를 사용하여 실제로 읽기, 쓰기 또는 닫기를 수행 할 수 있습니다.

야심이 있다면이 간단한 예제를 open()Linux 커널 의 시스템 호출 구현 ( 이라는 함수) 과 비교할 수 있습니다 do_sys_open(). 유사점을 찾는 데 어려움이 없어야합니다.

물론 이것은 호출 할 때 발생하는 “최상위 계층”일뿐입니다. open()보다 정확하게는 파일을 여는 과정에서 호출되는 최상위 수준의 커널 코드입니다. 고급 프로그래밍 언어는이 위에 추가 계층을 추가 할 수 있습니다. 더 낮은 수준에서 진행되는 것이 많이 있습니다. ( Ruslan 과 pjc50 에게 설명해 주셔서 감사합니다 .) 대략 위에서 아래로 :

• open_namei()및 dentry_open()파일 및 디렉토리에 대한 액세스 메타 데이터 및 콘텐츠에, 또한 커널의 일부 파일 시스템 코드, 호출. 파일 시스템은 디스크에서 원시 바이트를 읽고 파일 및 디렉토리의 트리로 그 바이트 패턴을 해석합니다.
• 파일 시스템은 다시 커널의 일부인 블록 장치 계층을 사용 하여 드라이브에서 원시 바이트를 얻습니다. (재미있는 사실 : Linux를 사용하면 블록 장치 계층에서 원시 데이터에 액세스 할 수 있습니다 /dev/sda.)
• 블록 장치 계층은 “읽기 섹터 X”와 같은 중간 레벨 명령 에서 기계 코드의 개별 입력 / 출력 명령 으로 변환하기 위해 커널 코드이기도 한 저장 장치 드라이버를 호출합니다 . 드라이브가 사용할 수있는 다른 통신 표준에 해당하는 IDE , (S) ATA , SCSI , Firewire 등을 포함한 여러 유형의 저장 장치 드라이버 가 있습니다. (이름은 엉망입니다.)
• I / O 명령어는 프로세서 칩과 마더 보드 컨트롤러의 내장 기능을 사용하여 물리적 드라이브로가는 와이어에서 전기 신호를 보내고받습니다. 이것은 소프트웨어가 아닌 하드웨어입니다.
• 와이어의 다른 쪽 끝에서 디스크의 펌웨어 (내장 제어 코드)는 전기 신호를 해석하여 플래터를 회전시키고 헤드 (HDD)를 이동하거나 플래시 ROM 셀 (SSD)을 읽거나 데이터에 액세스하는 데 필요한 모든 것을 해당 유형의 저장 장치.

캐싱으로 인해 다소 올바르지 않을 수도 있습니다 . 😛 진지하게, 내가 빠뜨린 많은 세부 사항이 있습니다. 사람은 (나 아닌)이 전체 과정이 어떻게 작동하는지 설명하는 여러 권의 책을 쓸 수 있습니다. 그러나 그것은 당신에게 아이디어를 줄 것입니다.

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