文件描述符层

Unix 接口的一个很酷的方面是，Unix 中的大多数资源都表示为文件，包括设备（如控制台）、管道，当然还有真正的文件。文件描述符层就是实现这种统一性的层。

正如我们在第 1 章中看到的，Xv6 为每个进程提供了自己的打开文件表，或文件描述符。每个打开的文件都由一个 struct file 表示，它是一个 inode 或管道的包装器，外加一个 I/O 偏移量。每次调用 open 都会创建一个新的打开文件（一个新的 struct file）：如果多个进程独立打开同一个文件，不同的实例将有不同的 I/O 偏移量。另一方面，一个单独的打开文件（同一个 struct file）可以多次出现在一个进程的文件表中，也可以出现在多个进程的文件表中。如果一个进程使用 open 打开文件，然后使用 dup 创建别名，或使用 fork 与子进程共享，就会发生这种情况。引用计数跟踪对特定打开文件的引用次数。一个文件可以以只读、只写或读写方式打开。readable 和 writable 字段跟踪这一点。

系统中所有打开的文件都保存在一个全局文件表中，即 ftable。文件表有分配文件的函数（filealloc）、创建重复引用的函数（filedup）、释放引用的函数（fileclose），以及读写数据的函数（fileread 和 filewrite）。

前三个遵循了现在熟悉的形式。filealloc 扫描文件表，查找一个未被引用的文件（f->ref == 0）并返回一个新的引用；filedup 增加引用计数；而 fileclose 减少它。当一个文件的引用计数达到零时，fileclose 根据类型释放底层的管道或 inode。

函数 filestat、fileread 和 filewrite 实现了对文件的 stat、read 和 write 操作。filestat 只允许在 inode 上调用，并调用 stati。fileread 和 filewrite 检查操作是否被打开模式允许，然后将调用传递给管道或 inode 的实现。如果文件代表一个 inode，fileread 和 filewrite 使用 I/O 偏移量作为操作的偏移量，然后将其推进。管道没有偏移量的概念。回想一下，inode 函数要求调用者处理锁定。inode 锁定的一个方便的副作用是读写偏移量是原子更新的，因此多个进程同时写入同一个文件不会覆盖彼此的数据，尽管它们的写入最终可能会交错。