В системах Unix, почему мы должны явно `open ()` и `close ()` файлы, чтобы иметь возможность `read ()` или `write ()` их?

Почему open()и close()существуют в дизайне файловой системы Unix?

Может ли ОС просто обнаружить первый раз read()или write()была вызвана и делать то, open()что обычно делает?

Деннис Ритчи упоминает в «Эволюции Unix время обмена системы» , что openи closeвместе с read, writeи creatприсутствовали в правой системе с самого начала.

Я думаю, что система без openи closeне будет немыслимой, однако я считаю, что это усложнит дизайн. Как правило, вы хотите сделать несколько вызовов чтения и записи, а не только один, и это, вероятно, было особенно верно на тех старых компьютерах с очень ограниченным объемом оперативной памяти, на которых возникла UNIX. Наличие дескриптора, который поддерживает текущее положение файла, упрощает это. Если readилиwriteдолжны были вернуть дескриптор, они должны были бы вернуть пару - дескриптор и их собственный статус возврата. Часть ручки пары была бы бесполезна для всех других вызовов, что сделало бы это расположение неловким. Выход из состояния курсора на ядро ​​позволяет повысить эффективность не только за счет буферизации. Существует также некоторая стоимость, связанная с поиском пути - наличие дескриптора позволяет заплатить его только один раз. Кроме того, некоторые файлы в мировоззрении UNIX даже не имеют пути к файловой системе (или не имеют - теперь они делают с такими вещами, как /proc/self/fd).

Тогда все из readи writeвызовы должны передавать эту информацию по каждой операции:

• название файла
• права доступа к файлу
• добавляется ли вызывающий или создает
• ли абонент сделать работу с файлом (отбрасывать неиспользованные для чтения буферов и обеспечение записи-буферов действительно закончили писать)

Считаете ли вы независимые вызовы open , read, writeи closeбыть проще , чем одноцелевой I / O сообщение основано на вашей философии дизайна. Разработчики Unix решили использовать простые операции и программы, которые можно комбинировать разными способами, а не одну операцию (или программу), которая делает все.

Концепция дескриптора файла важна из-за выбора дизайна UNIX, что «все является файлом», включая вещи, которые не являются частью файловой системы. Такие как ленточные накопители, клавиатура и экран (или телетайп!), Перфорированные устройства чтения карт / лент, последовательные соединения, сетевые соединения и (ключевое изобретение UNIX) прямые соединения с другими программами, называемыми «каналами».

Если вы посмотрите на многие из простого стандартного UNIX утилита типа grep, особенно в их оригинальной версии, вы заметите , что они не включают в себя вызовы к open()и , close()но только readи write. Дескрипторы файла устанавливаются оболочкой вне программы и передаются при запуске. Поэтому программе не нужно заботиться о том, записывает ли она файл или другую программу.

А также open, другие способы получения файлов дескрипторы socket, listen, pipe, dup, и очень Heath Robinson механизм для передачи дескрипторов файлов через трубу: https://stackoverflow.com/questions/28003921/sending-file-descriptor-by-linux -разъем

Изменить: некоторые лекционные заметки, описывающие слои косвенности и как это позволяет O_APPEND работать разумно. Обратите внимание, что хранение данных inode в памяти гарантирует, что системе не придется идти и извлекать их снова для следующей операции записи.

Ответ - нет, потому что open () и close () создают и уничтожают дескриптор соответственно. Есть моменты (ну, действительно, все время, действительно), когда вы можете захотеть гарантировать, что вы являетесь единственным вызывающим абонентом с определенным уровнем доступа, так как другой вызывающий (например) записывающий файл, который вы анализируете, неожиданно может оставить приложение в неизвестном состоянии или приводящее к живому или тупиковому состоянию, например, лемма «Обедающие философы».

Даже без этого соображения есть последствия для производительности, которые следует учитывать; close () позволяет файловой системе (если это уместно или если вы вызвали ее) очистить буфер, который вы занимали, дорогая операция. Несколько последовательных изменений в потоке в памяти гораздо эффективнее, чем несколько по существу не связанных циклов чтения-записи-изменения в файловой системе, которая, как вы знаете, существует на расстоянии полмира, разбросанная по центру обработки данных с большой задержкой. Даже при локальном хранении память обычно на много порядков быстрее, чем объемное хранилище.

Open () предлагает способ блокировки файлов во время их использования. Если файлы были автоматически открыты, прочитаны / записаны, а затем снова закрыты ОС, ничто не помешает другим приложениям изменять эти файлы между операциями.

Хотя это может быть управляемым (многие системы поддерживают неисключительный доступ к файлам) для простоты, большинство приложений предполагают, что открытые ими файлы не изменяются.

Поскольку путь к файлу может двигаться, если вы предполагаете, что он останется прежним.

Чтение и запись в файловую систему может включать в себя большое разнообразие схем буферизации, ведение операционной системы, низкоуровневое управление дисками и множество других возможных действий. Таким образом, действия open()и close()служат в качестве установки для этих видов деятельности под капотом. Различные реализации файловой системы могут быть сильно настроены по мере необходимости и при этом оставаться прозрачными для вызывающей программы.

Если в ОС не было открытия / закрытия, то с помощью readили writeэти действия с файлами все равно должны были бы выполнять инициализацию, очистку буфера / управление и т. Д. Каждый раз. Это много накладных расходов для повторного чтения и записи.

Unix-мантра - это «предлагать один способ ведения дел», что означает «разложение» на (повторно используемые) кусочки, которые можно объединять по желанию. Т.е. в этом случае отделите создание и уничтожение файловых дескрипторов от их использования. Важные преимущества появились позже, с каналами и сетевыми подключениями (ими также манипулируют с помощью файловых дескрипторов, но они создаются другими способами). Возможность доставки файловых дескрипторов (например, передача их дочерним процессам в виде «открытых файлов», которые выживают exec(2)и даже несвязанным процессам через канал) возможна только таким способом. Особенно, если вы хотите предложить контролируемый доступ к защищенному файлу. Таким образом, вы можете, например, открыть/etc/passwd для записи и передачи его дочернему процессу, которому не разрешено открывать этот файл для записи (да, я знаю, что это нелепый пример, не стесняйтесь редактировать что-то более реалистичное).