Linux 文件I/0

经过×××年的工作，经常使用的一些I/O（很重要，因为Linu一切皆文件）函数，以后用到可以查看下。这段时间不是很忙，仅仅为了做个笔记整理一下。

文件I/O和标准I/O库有的区别：1）文件I/O是系统调用，标准I/O库是封装了系统调用的函数库；2）文件I/O操作的是文件描述符（内核返回，是一个非负整数，其中0,1,2代表标准输入，标准输出，标准错误），标准I/O操作的是流即就是FILE对象；因此可见标准I/O的移植行更好。说到系统调用，再来说一下，系统调用就是一个中断值为0x80内核实现的一个中断。这一篇主要记录一下对应文件I/O的一些系统调用。

1、打开文件

int open(const char *pathname, int flag,/*mode_t mode*/)/*成功返回文件描述符*/

pathname：要打开或创建文件的名字，系统规定了一个最大长度；

flag：O_RDONLY 只读打开。O_WRONLY 只写打开。O_RDWR 读写打开。

O_APPEND 每次写时追加到文件尾部。

O_CREAT 若无文件，则创建它。

O_EXEL 如果同时指定了O_CREAT，文件已经存在，则会出错。

O_TRUNC 文件存在，并为只读或只写打开，则将长短截取为0。

O_NOCTTY 如果是终端设备，则不将该设备分配作为此进程的控制终端。

O_NONBLOCK 将一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符文件设置为非阻塞模式。

O_DSYNC、O_RSYNC、O_SYNC三个不是很理解，以后用到再深入理解。

mode：可又可无，意思就是设置用户权限，组权限，其他用户权限 ，例如：777：全权限读、写、可执行。

2、creat创建文件

int creat( const char *pathname, mode_t mode);/*成功返回文件描述符*/

参数说明通open函数；

此函数等价于：open( pathname,O_WRONLY| O_CREAT|O_TRUNC,mode);

3、close关闭一个打开文件

int close(int filedes);

关闭一个文件还会释放加在此文件上的记录锁；当一个进程终止后，自动关闭文件，所以不用显示的调用close去关闭此文件。

4、设置当前文件偏移量lseek函数

off_t lseek(int filedes, off_t offset ,int whence);/*成功返回新的文件偏移量*/

参数offset和whence有关，解释如下：

SEEK_SET：将文件的偏移量设置距文件开始处offset个字节。

SEEK_CUR：将文件的偏移量设置当前值加上offset，offset可正或负。

SEEK_END：将文件的偏移量设置为文件长度加offset，offset可正可负。

*可以用lseek(fd,0,SEEK_CUR)，如果返回值为-1说明没有设置偏移量，否则设置了偏移量。

5、从文件中读数据read函数

ssize_t read(int filedes,void *buf,size_t nbytes);/*成功返回读的字节数，如已经到文件结尾返回0，出错返回-1*/

6、给打开的文件写数据write

ssize_t write(int filedes,const void *buf,size_t nbytes);/*成功返回写的字节数，失败返回-1*/

如果open的时候指定了O_APPEND参数，则每次写之前，将文件偏移量设置到结尾处。在一次成功后，便宜量增加实际写的字节数。

7、原子操作函数pread和pwrite函数

其实用open函数中的O_APPEND参数就可以实现原子操作，每次write都是在文件尾部。

ssize_t pread(int fd,void *buf,size_t count,off_t offset);

ssize_t pwrite(int fd,const void *buf,size_t count,off_t offset);

相当于顺序调用lseek和read或write

8、复制一个现有的文件描述符dup和dup2

int dup(int filedes);

int dup2(int filedes,int filedes2 );

dup返回当前可用的最小文件描述符的值：dup(1)返回3，3共享1

dup2如果两个参数相等返回filedes2，否则，filedes共享filedes2并关闭filedes2。

举一个前段时间开发串口进zebra命令行的例子：

int config_console_para(int iConsoleFd);/*modified by zhaoxiaohu*//*added by zhaoxiaohu for console to vty*/struct vty *vty_console_create( char *dev ){    int fd;    int iRet;    struct vty *vty;    fd = open( dev, O_RDWR, 0644 );    if( fd < 0 )    {       printf( "error: open console %s error.\r\n", dev );       return NULL;    }    iRet = config_console_para(fd);    if(0 != iRet)    {        printf("console para set error.\r\n");    }    vty = vty_get_new();    if( vty == NULL ) return NULL;    vty->fd = fd;    vty->type = VTY_CONSOLE;    strcpy( vty->address, "Console" );    vty->node = LOGIN_NODE;    vty->fail = 0;    vty_clear_buf( vty );    vty->status = VTY_NORMAL;    vty_hello( vty );    vty_prompt( vty );    buffer_flush_all( vty->obuf, vty->fd );    /* Add read/write thead */    vty_event( VTY_WRITE, vty );    vty_event( VTY_READ, vty );    return vty;}/*b-console config added by zhaoxiaohu,2018-12-19*//*配置串口参数*/int config_console_para(int iConsoleFd){    struct termios tConsolePara;    if (iConsoleFd < 3 )    {        printf("fd is error.\r\n");        return -1;    }        if(tcgetattr(iConsoleFd,&tConsolePara) != 0)    {        printf("get console para error.\r\n");        return -1;    }    tConsolePara.c_lflag &= ~ (ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);    tConsolePara.c_cc[VERASE] = 1;    if(tcsetattr(iConsoleFd,TCSANOW,&tConsolePara) != 0)    {        printf("config console para error.\r\n");        return -1;    }    if( cfsetispeed(&tConsolePara,B115200) != 0 )/*设置为115200Bps*/    {        printf("config console para error.\r\n");        return -1;    }    if( cfsetospeed(&tConsolePara,B115200) != 0 )/*设置为115200Bps*/    {        printf("config console para error.\r\n");        return -1;    }    return 0;}/*e-console config added by zhaoxiaohu,2018-12-19*//*b-added by zhaoxiaohu for console to connect vty shell*/void console_connect_vty(void ){    struct vty *vty;    int iConsoleFd, iRet;    vty = vty_console_create("/dev/console");       g_pVty = vty;    g_iConsoleFd = vty->fd;    iConsoleFd = vty->fd;    dup2(iConsoleFd,0);/*close 0,1,2,共享到串口*/    dup2(iConsoleFd,1);/**/    dup2(iConsoleFd,2);/**/    setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0);/*set stdout no buffer,printf to console .added by zhaoxiaohu-2019.4.10*/    struct timeval time_now;    struct timeval *time_wait;    while(1)    {        #if 1        time_now.tv_sec = vty->v_timeout;        time_now.tv_usec = 0;        if( time_now.tv_sec > 0 )            time_wait = &time_now;        else            time_wait = NULL;                iRet = select( iConsoleFd + 1, &vty->read_set, &vty->write_set, NULL, time_wait );        if( iRet <= 0 )        {            /* error: close vty */            if( iRet < 0 ) break;            /* rc == 0, timeout ! console timeout */            if( vty->type == VTY_CONSOLE )            {                vty_timeout( vty );                continue;            }            else            {                vty_timeout( vty );                break;            }        }        #endif        if( FD_ISSET( iConsoleFd, &vty->read_set ) )            vty_read( vty );        if( FD_ISSET( iConsoleFd, &vty->write_set ) )            vty_flush( vty );        /* console can't close */        if( vty->type == VTY_CONSOLE ) continue;        if( vty->status == VTY_CLOSE ) break;    }    return;}/*e-added by zhaoxiaohu for console to connect vty shell*/

9、改变打开文件的性质函数fcntl

int fcntl(int filedes,int cmd,/*int arg*/,/*flock记录锁*/)

函数有五种功能通过设置cmd：

1）复制一个现存的描述符（F_DUPFD）；

dup(filed);/*等效于*/fcntl(filed,F_DUPFD,0);dup2(filed,filed2); /*等效于*/close(filed2);fcntl(filed,F_DUPFD,filed2);/*dup2 和close+fcntl区别是：前者是原子操作，后者不是*/

2）获取或设置文件描述符标记（F_GETFD或F_SETFD）；

3） 获取或设置文件描述符标志（F_GETFL或F_SETFL），可以改变的几个标志：O_APPEND、O_NONBLOCK、O_SYNC、O_DSYNC、O_RSYNC、O_FSYNC、O_ASYNC；

4） 获取或设置文件异步I/O所有权（F_GETOWN或F_SETOWN），获取或设置接收SIGIO、SIGURG信号的进程ID或进程组ID；

5）获取或设置记录锁（F_GETLK、F_SETLK或F_SETLKW）,通过结构体flock。

10、I/0操作的杂货铺ioctl函数

不能用上面函数操作的文件都可以用ioctl操作

int ioctl(int filedes,int request ,/*void *arg*/)

功能很多，大致分为：1）套接口2）文件操作3）接口操作4）arp高速缓存操作5）路由表操作6）流系统。

举一个前段时间工作中用开发静态路由，查询arp缓存表的例子：

/*b-added by zhaoxiaohu to serch ip at arp cache*//*定义结构体*/typedef struct tArpTable{       struct tArpTable *pNext;       unsigned char data[0];}*ptVlanIpDev;ptVlanIpDev g_ptVlanIpDevTable = NULL;/*显示交换芯片添加的虚接口，vlan ip*/void vlanIpDevTableDisplayAll(){    ptVlanIpDev pTemp = g_ptVlanIpDevTable;    while(pTemp)    {        printf("%s\r\n",pTemp->data);        pTemp = pTemp->pNext;    }        }/*清除虚接口表*/void arpTableClear(){    ptVlanIpDev pTemp = NULL;    while(g_ptVlanIpDevTable)    {        pTemp = g_ptVlanIpDevTable;        g_ptVlanIpDevTable = pTemp->pNext;        free(pTemp);        pTemp = NULL;      }}/*获取虚接口*/int get_vlan_ip_dev(){       unsigned char ucBuf[256] = {0};       FILE *fp;       fp = popen("find /sys/class/net/ -name sw.*", "r");       if( NULL == fp )       {           return -1;       }       arpTableClear();       while( fgets( ucBuf, sizeof(ucBuf), fp ) )       {                        ptVlanIpDev pTemp = NULL;            if( NULL == (pTemp = (ptVlanIpDev)calloc(1,sizeof(struct tArpTable) + sizeof(ucBuf) )) )                continue;            memcpy( pTemp->data,ucBuf,strlen(ucBuf) );            pTemp->pNext = g_ptVlanIpDevTable;            g_ptVlanIpDevTable = pTemp;            memset( ucBuf,0,sizeof(ucBuf) );       }       pclose(fp);       return OK;}int ipnet_arp_for_cache(  ){        int sfd,ret;    unsigned char *ucMac;    unsigned char ucIpAddrStr[32] = {0};    struct arpreq arp_req;    struct sockaddr_in *sin;    get_vlan_ip_dev();    ptVlanIpDev pTemp = g_ptVlanIpDevTable;    ip2Str( g_ArpFindIpAddr, ucIpAddrStr );/*要查询的ip*/    while(pTemp) /*遍历所有的虚接口*/    {        sin = ( struct sockaddr_in * )&( arp_req.arp_pa );        memset( &arp_req, 0, sizeof(arp_req) );        sin->sin_family = AF_INET;        inet_pton( AF_INET, ucIpAddrStr, &(sin->sin_addr) );                strncpy( arp_req.arp_dev, pTemp->data+15,strlen(pTemp->data+15)-1 );        sfd = socket( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0 );        ret = ioctl( sfd, SIOCGARP, &arp_req );        if (ret < 0) {            goto nextNode;        }        if ( arp_req.arp_flags & ATF_COM ) /*找到ip对应的mac地址*/        {                        ucMac = (unsigned char *)arp_req.arp_ha.sa_data;    //        printf("MAC: x:x:x:x:x:x\n",      //              ucMac[0], ucMac[1], ucMac[2], ucMac[3], ucMac[4], ucMac[5]);            memcpy( gArpFindMac, ucMac, 6 );        }         else         {   //         printf("MAC: Not in the ARP cache.\n");        }        nextNode:        pTemp = pTemp->pNext;    }        return OK;}/*e-added by zhaoxiaohu to serch ip at arp cache*/