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。
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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: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\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*/
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