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日志

 
 

Linux内核中的文件描述符(四)--fd的分配--get_unused_fd  

2013-09-24 11:05:32|  分类: Linux |  标签: |举报 |字号 订阅

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来源:Linux社区  作者:ce123

Kernel version:2.6.14

CPU architecture:ARM920T

在linux内核中主要有两个函数涉及到文件描述符的分配:get_unused_fd和locate_fd。本文主要讲解get_unused_fd,将会在下一篇文章中介绍locate_fd。首先给出get_unused_fd的定义(fs/open.c):

int get_unused_fd(void)
{
 struct files_struct * files = current->files;//获得当前进程的打开文件列表files
 int fd, error;
 struct fdtable *fdt;

   error = -EMFILE;
 spin_lock(&files->file_lock);

repeat:
 fdt = files_fdtable(files);//获得文件描述符位图结构
  fd = find_next_zero_bit(fdt->open_fds->fds_bits,
    fdt->max_fdset,
    fdt->next_fd);
//find_next_zero_bit函数在文件描述符位图fds_bits中从next_fd位开始搜索下一个(包括next_fd)为0的位,也就是分配一个文教描述符
 /*
  * N.B. For clone tasks sharing a files structure, this test
  * will limit the total number of files that can be opened.
  */
 if (fd >= current->signal->rlim[RLIMIT_NOFILE].rlim_cur)//检查是否超过当前进程限定的最大可打开文件数
  goto out;

 /* Do we need to expand the fd array or fd set?  */
 error = expand_files(files, fd);//根据需要扩展fd,稍后我们会详细介绍该函数。返回值<0,错误;返回值>0,扩展后再次进行fd的分配
 if (error < 0)
  goto out;

 if (error) {
  /*
    * If we needed to expand the fs array we
  * might have blocked - try again.
  */
  error = -EMFILE;
  goto repeat;//之前进行了扩展操作,重新进行一次空闲fd的分配
 }

 FD_SET(fd, fdt->open_fds);//在open_fds的位图上置位
 FD_CLR(fd, fdt->close_on_exec);
 fdt->next_fd = fd + 1;//next_fd加1
#if 1
 /* Sanity check */
 if (fdt->fd[fd] != NULL) {
  printk(KERN_WARNING "get_unused_fd: slot %d not NULL!\n", fd);
  fdt->fd[fd] = NULL;
 }
#endif
 error = fd;

out:
 spin_unlock(&files->file_lock);
 return error;
}

current->signal->rlim[RLIMIT_NOFILE].rlim_cur是一个进程可以打开的最大文件数量。我们首先来看RLIMIT_NOFILE,该值定义如下:

# define RLIMIT_NOFILE  7 /* max number of open files */

在signal结构中,rlim是struct rlimit类型的数组,

struct signal_struct {
 ...
 struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];
 ... 
};

struct rlimit定义如下

struct rlimit {
 unsigned long rlim_cur;//当前值
 unsigned long rlim_max;//最大值
};

这些值时是在哪设定的呢?我们应该知道,linux内核通过fork创建进程,第一个进程是静态定义的。因此,如果进程创建后没有修改这些值,那么这些和第一个进程中的值应该是一样的。下面是第一个进程的task_struct结构,仅列出部分数据。

linux/arch/arm/kernel/init_task.c

struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task);

#define INIT_TASK(tsk) \
{         \
 ...
 .signal  = &init_signals,    \
 ...   
}

init_signals的定义如下:

#define INIT_SIGNALS(sig) { \
 .count  = ATOMIC_INIT(1),   \
 .wait_chldexit = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(sig.wait_chldexit),\
 .shared_pending = {     \
  .list = LIST_HEAD_INIT(sig.shared_pending.list), \
  .signal =  {{0}}}, \
 .posix_timers  = LIST_HEAD_INIT(sig.posix_timers),  \
 .cpu_timers = INIT_CPU_TIMERS(sig.cpu_timers),  \
 .rlim  = INIT_RLIMITS,     \
}

include\asm-generic\resource.h
#define INIT_RLIMITS       \
{         \
 [RLIMIT_CPU]  = {  RLIM_INFINITY,  RLIM_INFINITY }, \
 [RLIMIT_FSIZE]  = {  RLIM_INFINITY,  RLIM_INFINITY }, \
 [RLIMIT_DATA]  = {  RLIM_INFINITY,  RLIM_INFINITY }, \
 [RLIMIT_STACK]  = {      _STK_LIM,  _STK_LIM_MAX }, \
 [RLIMIT_CORE]  = {              0,  RLIM_INFINITY }, \
 [RLIMIT_RSS]  = {  RLIM_INFINITY,  RLIM_INFINITY }, \
 [RLIMIT_NPROC]  = {              0,              0 }, \
 [RLIMIT_NOFILE]  = {      INR_OPEN,      INR_OPEN }, \
 [RLIMIT_MEMLOCK] = {    MLOCK_LIMIT,    MLOCK_LIMIT }, \
 [RLIMIT_AS]  = {  RLIM_INFINITY,  RLIM_INFINITY }, \
 [RLIMIT_LOCKS]  = {  RLIM_INFINITY,  RLIM_INFINITY }, \
 [RLIMIT_SIGPENDING] = {   0,        0 }, \
 [RLIMIT_MSGQUEUE] = {  MQ_BYTES_MAX,  MQ_BYTES_MAX }, \
 [RLIMIT_NICE]  = { 0, 0 },    \
 [RLIMIT_RTPRIO]  = { 0, 0 },    \
}

#define NR_OPEN (1024*1024) /* Absolute upper limit on fd num */
#define INR_OPEN 1024  /* Initial setting for nfile rlimits */

从上面的代码我们可以看到rlim_cur = 1024,也就是说进程最多可以打开1024个文件。

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