Linux檔案描述符到底是什麼？

Linux 中一切皆檔案，比如 C++ 原始檔、視訊檔、Shell指令碼、可執行檔案等，就連鍵盤、顯示器、滑鼠等硬體裝置也都是檔案。

一個 Linux 進程可以開啟成百上千個檔案，為了表示和區分已經開啟的檔案，Linux 會給每個檔案分配一個編號（一個 ID），這個編號就是一個整數，被稱為檔案描述符（File Descriptor）。

這只是一個形象的比喻，為了讓讀者容易理解我才這麼說。如果你也僅僅理解到這個層面，那不過是淺嚐輒止而已，並沒有看到檔案描述符的本質。

本篇文章的目的就是撥雲見霧，從底層實現的角度來給大家剖析一下檔案描述符，看看檔案描述如到底是如何表示一個檔案的。

不過，閱讀本篇文章需要你有C語言程式設計基礎，至少要理解陣列、指標和結構體；如果理解記憶體，那就更好了，看了這篇文章你會醍醐灌頂。

好了，廢話不多說，讓我們馬上進入正題吧。

Linux 檔案描述符到底是什麼？

一個 Linux 進程啟動後，會在核心空間中建立一個 PCB 控制塊，PCB 內部有一個檔案描述符表（File descriptor table），記錄著當前進程所有可用的檔案描述符，也即當前進程所有開啟的檔案。

核心空間是虛擬地址空間的一部分，想死磕的讀者請猛擊《C語言記憶體精講》，不想糾纏細節的讀者可以這樣理解：進程啟動後要佔用記憶體，其中一部分記憶體分配給了檔案描述符表。

除了檔案描述符表，系統還需要維護另外兩張表：

開啟檔案表（Open file table）
i-node 表（i-node table）

檔案描述符表每個進程都有一個，開啟檔案表和 i-node 表整個系統只有一個，它們三者之間的關係如下圖所示。