文件系统，隐匿在 Linux 背后的机制( 三 ) 在Linux中

Linux 文件系统调用许多系统调用都会和文件与文件系统有关。我们首先先看一下对单个文件的系统调用，然后再来看一下对整个目录和文件的系统调用。
为了创建一个新的文件，会使用到 creat 方法，注意没有 e 。
这里说一个小插曲，曾经有人问 UNIX 创始人 Ken Thompson ，如果有机会重新写 UNIX，你会怎么办，他回答自己要把 creat 改成 create，哈哈哈哈。
这个系统调用的两个参数是文件名和保护模式
fd = creat("aaa",mode);这段命令会创建一个名为 aaa 的文件，并根据 mode 设置文件的保护位。这些位决定了哪个用户可能访问文件、如何访问。
creat 系统调用不仅仅创建了一个名为 aaa 的文件，还会打开这个文件。为了允许后续的系统调用访问这个文件，这个 creat 系统调用会返回一个非负整数，这个就叫做文件描述符(file descriptor) ，也就是上面的 fd 。
如果在已经存在的文件上调用了 creat 系统调用，那么该文件中的内容会被清除，从 0 开始。通过设置合适的参数， open 系统调用也能够创建文件。
下面让我们看一看主要的系统调用，如下表所示
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为了对一个文件进行读写的前提是先需要打开文件，必须使用 creat 或者 open 打开，参数是打开文件的方式，是只读、可读写还是只写。 open 系统调用也会返回文件描述符。打开文件后，需要使用 close 系统调用进行关闭。 close 和 open 返回的 fd 总是未被使用的最小数量。
什么是文件描述符？文件描述符就是一个数字，这个数字标示了计算机操作系统中打开的文件。它描述了数据资源，以及访问资源的方式。
当程序要求打开一个文件时，内核会进行如下操作

授予访问权限
在全局文件表(global file table)中创建一个条目(entry)
向软件提供条目的位置

文件描述符由唯一的非负整数组成，系统上每个打开的文件至少存在一个文件描述符。文件描述符最初在 Unix 中使用，并且被包括 Linux ， macOS 和 BSD 在内的现代操作系统所使用。
当一个进程成功访问一个打开的文件时，内核会返回一个文件描述符，这个文件描述符指向全局文件表的 entry 项。这个文件表项包含文件的 inode 信息，字节位移，访问限制等。例如下图所示

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默认情况下，前三个文件描述符为 STDIN(标准输入)、STDOUT(标准输出)、STDERR(标准错误) 。
标准输入的文件描述符是 0，在终端中，默认为用户的键盘输入
标准输出的文件描述符是 1，在终端中，默认为用户的屏幕
与错误有关的默认数据流是 2 ，在终端中，默认为用户的屏幕。
在简单聊了一下文件描述符后，我们继续回到文件系统调用的探讨。
在文件系统调用中，开销最大的就是 read 和 write 了。 read 和 write 都有三个参数

文件描述符：告诉需要对哪一个打开文件进行读取和写入
缓冲区地址：告诉数据需要从哪里读取和写入哪里
统计：告诉需要传输多少字节

这就是所有的参数了，这个设计非常简单轻巧。
虽然几乎所有程序都按顺序读取和写入文件，但是某些程序需要能够随机访问文件的任何部分。与每个文件相关联的是一个指针，该指针指示文件中的当前位置。顺序读取（或写入）时，它通常指向要读取（写入）的下一个字节。如果指针在读取 1024 个字节之前位于 4096 的位置，则它将在成功读取系统调用后自动移至 5120 的位置。