บนระบบ Unix ทำไมเราต้อง `open () 'และ` close () `ไฟล์อย่างชัดเจนเพื่อให้สามารถอ่านไฟล์ read ()` `หรือ` write ()' ได้

ทำไมopen()และclose()มีอยู่ในการออกแบบระบบไฟล์ Unix

ระบบปฏิบัติการไม่สามารถตรวจพบในครั้งแรกread()หรือwrite()ถูกเรียกและทำสิ่งใดopen()ตามปกติ

เดนนิสริตชี่กล่าวถึงใน«วิวัฒนาการของการแบ่งเวลา Unix ระบบ»ที่openและcloseพร้อมด้วยread, writeและcreatได้รับอยู่ในระบบตั้งแต่เริ่มต้น

ฉันเดาระบบที่ไม่มีopenและcloseจะไม่นึกไม่ถึงอย่างไรก็ตามฉันเชื่อว่ามันจะทำให้การออกแบบซับซ้อนขึ้น โดยทั่วไปคุณต้องการทำการโทรแบบอ่านและเขียนหลายครั้งไม่ใช่เพียงครั้งเดียวและอาจเป็นจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในคอมพิวเตอร์เครื่องเก่าที่มี RAM จำกัด ที่ UNIX กำเนิด การมีหมายเลขอ้างอิงที่รักษาตำแหน่งไฟล์ปัจจุบันของคุณจะทำให้สิ่งนี้ง่ายขึ้น ถ้าreadหรือwriteพวกเขาจะต้องส่งคืนคู่จับและสถานะการส่งคืนของตนเอง ส่วนที่จับของทั้งคู่จะไร้ประโยชน์สำหรับการโทรอื่น ๆ ทั้งหมดซึ่งจะทำให้การจัดเรียงที่น่าอึดอัดใจ การปล่อยสถานะของเคอร์เซอร์ไปที่เคอร์เนลช่วยให้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพไม่เพียง แต่การบัฟเฟอร์เท่านั้น นอกจากนี้ยังมีค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการค้นหาเส้นทาง - การมีจุดจับช่วยให้คุณจ่ายได้เพียงครั้งเดียว นอกจากนี้บางไฟล์ในมุมมองของ UNIX ไม่ได้มีเส้นทางระบบแฟ้ม (หรือไม่ - ตอนนี้พวกเขาทำกับสิ่งที่ต้องการ/proc/self/fd)

จากนั้นทั้งหมดreadและการwriteโทรจะต้องผ่านข้อมูลนี้ในการดำเนินการแต่ละครั้ง:

• ชื่อของไฟล์
• การอนุญาตของไฟล์
• ไม่ว่าผู้โทรจะต่อท้ายหรือสร้าง
• ไม่ว่าจะเป็นผู้โทรจะทำการทำงานกับแฟ้ม (จะทิ้งไม่ได้ใช้อ่านบัฟเฟอร์และให้แน่ใจว่าการเขียนบัฟเฟอร์เขียนเสร็จจริงๆ)

ไม่ว่าคุณจะพิจารณาเป็นอิสระโทร open , read, writeและcloseที่จะง่ายกว่าเดียววัตถุประสงค์ของ I / O ข้อความอยู่บนพื้นฐานของปรัชญาการออกแบบของคุณ ผู้พัฒนา Unix เลือกที่จะใช้การทำงานแบบง่ายและโปรแกรมที่สามารถรวมกันได้หลายวิธีมากกว่าการทำงานเพียงครั้งเดียว (หรือโปรแกรม) ที่ทำทุกอย่าง

แนวคิดของการจัดการไฟล์มีความสำคัญเนื่องจากตัวเลือกการออกแบบของ UNIX ที่ "ทุกอย่างเป็นไฟล์" รวมถึงสิ่งที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของระบบไฟล์ เช่นไดรฟ์เทปแป้นพิมพ์และหน้าจอ (หรือโทรพิมพ์!) เครื่องอ่านการ์ด / เทปที่ต่อยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมการเชื่อมต่อเครือข่ายและ (การประดิษฐ์ UNIX สำคัญ) เชื่อมต่อโดยตรงกับโปรแกรมอื่น ๆ ที่เรียกว่า "ไพพ์"

ถ้าคุณดูที่หลายสาธารณูปโภค UNIX ง่ายมาตรฐานเช่นgrepโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรุ่นเดิมของพวกเขาคุณจะสังเกตเห็นว่าพวกเขาไม่ได้รวมถึงการโทรไปopen()และclose()แต่เพียงและread writeตัวจัดการไฟล์ถูกตั้งค่านอกโปรแกรมโดยเชลล์และส่งต่อเมื่อเริ่มทำงาน ดังนั้นโปรแกรมไม่จำเป็นต้องสนใจว่าจะเขียนไปยังไฟล์หรือไปยังโปรแกรมอื่น

เช่นเดียวกับopenที่วิธีการอื่น ๆ ในการได้รับการอธิบายไฟล์มีsocket, listen, pipe, dupและมากกลไก Heath โรบินสันสำหรับการส่งอธิบายไฟล์ผ่าน pipes: https://stackoverflow.com/questions/28003921/sending-file-descriptor-by-linux -เบ้า

แก้ไข: บันทึกการบรรยายบางบทที่อธิบายถึงเลเยอร์ของการอ้อมและวิธีนี้ทำให้ O_APPEND ทำงานได้อย่างสมเหตุสมผล โปรดทราบว่าการเก็บข้อมูล inode ในหน่วยความจำรับประกันว่าระบบไม่จำเป็นต้องไปและดึงข้อมูลอีกครั้งสำหรับการเขียนครั้งต่อไป

คำตอบคือไม่เพราะ open () และ close () สร้างและทำลายหมายเลขอ้างอิงตามลำดับ มีหลายครั้ง (เช่นกันตลอดเวลาจริง ๆ ) ที่คุณอาจต้องการรับประกันว่าคุณเป็นผู้โทรเพียงคนเดียวที่มีระดับการเข้าถึงเฉพาะเช่นผู้โทรคนอื่น (เช่น) เขียนไปยังไฟล์ที่คุณกำลังแยกวิเคราะห์โดยไม่คาดคิด แอปพลิเคชันในสถานะที่ไม่รู้จักหรือนำไปสู่การมีชีวิตชีวาหรือการหยุดชะงักเช่นนักปรัชญาการรับประทานอาหาร

แม้จะไม่มีการพิจารณานั้นมีความเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพที่ต้องพิจารณา close () อนุญาตให้ระบบไฟล์ (หากเหมาะสมหรือถ้าคุณเรียกใช้) ล้างบัฟเฟอร์ที่คุณครอบครองซึ่งเป็นการดำเนินการที่มีราคาแพง การแก้ไขต่อเนื่องหลายครั้งในสตรีมในหน่วยความจำนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าวัฏจักรการอ่าน - เขียน - แก้ไขที่ไม่เกี่ยวข้องกับระบบไฟล์ที่มีอยู่ทั้งหมดครึ่งโลกที่กระจัดกระจายไปทั่วดาต้าเซ็นเตอร์ แม้ว่าหน่วยความจำในเครื่องจะมีหน่วยความจำภายในเครื่อง แต่ขนาดของหน่วยความจำก็จะเร็วกว่าหน่วยความจำขนาดใหญ่

Open () เสนอวิธีการล็อคไฟล์ในขณะที่ใช้งานอยู่ หากไฟล์ถูกเปิดโดยอัตโนมัติให้อ่าน / เขียนแล้วปิดอีกครั้งโดยระบบปฏิบัติการไม่มีอะไรจะหยุดแอปพลิเคชันอื่น ๆ ที่เปลี่ยนไฟล์เหล่านั้นระหว่างการดำเนินการ

ขณะนี้สามารถจัดการได้ (ระบบหลายระบบรองรับการเข้าถึงไฟล์ที่ไม่ใช่เอกสิทธิ์) เพื่อความเรียบง่ายแอพพลิเคชั่นส่วนใหญ่คิดว่าไฟล์ที่พวกเขาเปิดไม่เปลี่ยนแปลง

เนื่องจากเส้นทางของไฟล์อาจเคลื่อนไหวในขณะที่คุณสมมติว่ามันจะยังคงเหมือนเดิม

การอ่านและการเขียนไปยังระบบไฟล์อาจเกี่ยวข้องกับรูปแบบบัฟเฟอร์ขนาดใหญ่, การดูแลระบบปฏิบัติการ, การจัดการดิสก์ระดับต่ำและโฮสต์ของการกระทำที่อาจเกิดขึ้นอื่น ๆ ดังนั้นการกระทำของopen()และclose()ทำหน้าที่เป็นการตั้งค่าสำหรับประเภทของกิจกรรมเหล่านี้ภายใต้ประทุน การใช้งานที่แตกต่างกันของระบบไฟล์สามารถปรับแต่งได้อย่างสูงตามความจำเป็นและยังคงโปร่งใสในการเรียกโปรแกรม

หากระบบปฏิบัติการไม่ได้เปิด / ปิดจากนั้นด้วยreadหรือwriteการกระทำของไฟล์เหล่านั้นจะยังคงต้องดำเนินการเริ่มต้นใด ๆ การล้าง / จัดการบัฟเฟอร์ ฯลฯ ทุกครั้ง นั่นเป็นค่าใช้จ่ายมากมายในการกำหนดให้มีการอ่านและเขียนซ้ำ ๆ

มนต์ของยูนิกซ์คือ "เสนอวิธีหนึ่งในการทำสิ่งต่าง ๆ " ซึ่งหมายถึง "แฟคตอริ่ง" เป็นชิ้น (นำมาใช้ใหม่) ที่จะรวมกันตามความประสงค์ คือในกรณีนี้แยกการสร้างและทำลายการจัดการไฟล์จากการใช้งานของพวกเขา ประโยชน์ที่สำคัญมาในภายหลังด้วยการเชื่อมต่อท่อและเครือข่าย (พวกเขายังจัดการผ่านการจัดการไฟล์ แต่พวกเขาถูกสร้างขึ้นในวิธีอื่น ๆ ) ความสามารถในการจัดส่งไฟล์จัดการรอบ (เช่นส่งพวกเขาไปยังกระบวนการเด็กเป็น "ไฟล์เปิด" ซึ่งอยู่รอดexec(2)และแม้กระทั่งกระบวนการที่ไม่เกี่ยวข้องผ่านท่อ) เป็นไปได้ด้วยวิธีนี้เท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณต้องการเสนอการควบคุมการเข้าถึงไฟล์ที่ได้รับการป้องกัน ดังนั้นคุณสามารถเปิดได้/etc/passwd สำหรับการเขียนและส่งต่อไปยังกระบวนการลูกที่ไม่ได้รับอนุญาตให้เปิดไฟล์นั้นสำหรับการเขียน (ใช่ฉันรู้ว่านี่เป็นตัวอย่างที่ไร้สาระอย่าลังเลที่จะแก้ไขด้วยบางสิ่งที่เหมือนจริงมากขึ้น)