linux下文件描述符的查看及分析
起因
近期在调试一个Android播放内核是遇到上层传递的是fd(file descriptor),但是在文件播放结束之后调用lseek却提示返回-1,errno=29(#define ESPIPE 29 /* Illegal seek */
)。
好吧。那就确定下原因。
在网上搜到有说lseek存在问题,“对于已经到达EOF的stream,使用lseek是不能让stream再次可读的”。具体参考Android NDK之fseek, lseek。随即写了个命令行程序,在android shell下验证了下,经过验证是可以的。那就继续找吧。
最终发现一个有趣的现象,Android的MediaServer传递的fd只能在调用时使用,之后就被复用了,指针都改变了。具体发现的方法就是本文描述的内容。
文件操作
文件操作比较通用的就是C库的FILE(带缓冲的文件流),也就是常用的fopen, fclose, fprintf, fscanf, fseek, fread, fwrite
等函数。这里面比较核心的概念是FILE结构,这是C库提供的跨平台的文件操作函数,多数情况下是封装了系统内核提供的文件读写函数,比如在windows下是CreateFile, CloseFile, OpenFile, WriteFile, ReadFile
等函数,在linux下是open, close, lseek, read, write
等内核API。
在linux下内核API主要提供了基于文件描述(FD,file descriptor)的文件操作机制,注意FD默认是非负的,通常0-stdin、1-stdout、2-stderr。
先看看如何实现FILE到fd的转换,函数fileno
可以实现这种转换,原型如下:
int fileno(FILE *stream);
那么fd如何转换为FILE呢? 函数fdopen
可以基于FD打开文件,原型如下:
FILE *fdopen(int fd, const char *mode);
那么如何通过fd拿到文件原始路径呢? 函数readlink
提供了这种机制,可以参考下面代码
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <climits>
#include <cstring>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
int main()
{
FILE * stream = fopen(__FILE__, "rb");
if (NULL == stream)
{
printf("open %s failed\n", __FILE__);
return -1;
}
int fd = fileno(stream);
char buf[4096] = {0};
// read to file end
while (read(fd, buf, sizeof(buf)) > 0);
// test whether lseek is ok in EOF
off_t offset = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
printf("lseek ret %d err_no %d\n", offset, errno);
// read file path from fd
char path[PATH_MAX] = {0};
snprintf(path, sizeof(path), "/proc/%d/fd/%d", getpid(), fd);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
int buf_size = readlink(path, buf, sizeof(buf));
if (buf_size < 0)
{
printf("readlink() ret %d error %d\n", buf_size, errno);
}
else
printf("readlink() returned '%s' for '%s'\n", buf, path);
getchar();
if (NULL != stream)
fclose(stream);
return 0;
}
原理很简单,linux下的fd就是一个链接,可以通过/proc/pid/fd
读取到相关信息。
比如上面那个程序的输出如下:
/proc/11203/fd$ ll
总用量 0
dr-x------ 2 root root 0 4月 1 15:48 ./
dr-xr-xr-x 9 root root 0 4月 1 15:48 ../
lrwx------ 1 root root 64 4月 1 15:48 0 -> /dev/pts/22
lrwx------ 1 root root 64 4月 1 15:48 1 -> /dev/pts/22
lrwx------ 1 root root 64 4月 1 15:48 2 -> /dev/pts/22
lr-x------ 1 root root 64 4月 1 15:48 3 -> /home/tocy/project/test.cpp
总结
了解下系统提供的文件操作接口还是不错的,以后遇到问题最起码知道去哪里跟踪。
主要参考:
- linux用户手册
- http://stackoverflow.com/questions/16117610/using-file-descriptors-with-readlink
- http://www.cnblogs.com/carekee/articles/1749655.html
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