Чому в системах Unix нам доводиться чітко `відкривати ()` і `закривати ()` файли, щоб мати можливість їх читати () або писати ()?

Чому open()і close()існує в розробці файлової системи Unix?

Не могла ОС просто вперше виявити read()або write()подзвонила і зробила б все, open()що зазвичай робилося?

Денніс Рітчі згадує в «Еволюції Unix час обміну системи» , що openі closeразом з read, writeі creatприсутні в правій системі з самого початку.

Я думаю, що система без openі closeне була б немислимою, проте я вважаю, що це ускладнить дизайн. Як правило, ви хочете робити кілька дзвінків для читання і запису, а не лише один, і це, мабуть, особливо стосується старих комп'ютерів з обмеженою оперативною пам’яттю, на якій створено UNIX. Маючи ручку, яка підтримує поточну позицію файлу, це спрощує це. Якщо readабоwriteщоб повернути ручку, вони повинні були б повернути пару - ручку та власний статус повернення. Частка ручки пари була б марною для всіх інших дзвінків, що зробило б цю домовленість незручною. Залишаючи стан курсору до ядра, дозволяє йому підвищити ефективність не лише буферизацією. Існує також деяка вартість, пов’язана з пошуком шляху - наявність ручки дозволяє сплатити її лише один раз. Крім того, деякі файли в світогляді UNIX навіть не мають шляху до файлової системи (або ні - зараз вони роблять такі речі /proc/self/fd).

Тоді всі readта writeдзвінки повинні передавати цю інформацію про кожну операцію:

• назва файлу
• дозволи файлу
• додає або створює абонент
• Чи абонент зробити роботу з файлом (відкидати невикористані для читання буферів і забезпечення запису-буферів дійсно закінчили писати)

Чи вважаєте ви незалежні виклики open , read, writeі closeбути простіше , ніж одноцелевой I / O повідомлення засноване на вашій філософії дизайну. Розробники Unix вирішили використовувати прості операції та програми, які можна поєднувати багатьма способами, а не одну операцію (або програму), яка все робить.

Концепція обробки файлів важлива через вибір дизайну UNIX, що "все - це файл", включаючи речі, які не входять до файлової системи. Такі, як стрічкові накопичувачі, клавіатура та екран (або телетип!), Зчитувачі перфокарт / стрічок, послідовне з'єднання, мережеві з'єднання та (ключовий винахід UNIX), прямі підключення до інших програм, що називаються "трубами".

Якщо ви подивіться на багато з простого стандартного UNIX утиліта типу grep, особливо в їх оригінальній версії, ви помітите , що вони не включають в себе виклики до open()і , close()але тільки readі write. Ручки файлів встановлюються поза програмою оболонкою і передаються при її запуску. Таким чином, програмі не потрібно байдуже, записує вона у файл чи іншу програму.

А також open, інші способи отримання файлів дескриптори socket, listen, pipe, dup, і дуже Heath Robinson механізм для передачі дескрипторів файлів через трубу: https://stackoverflow.com/questions/28003921/sending-file-descriptor-by-linux -розетка

Редагувати: кілька конспектів лекцій, що описують шари непрямості та як це дозволяє O_APPEND розумно працювати. Зауважте, що збереження даних inode у пам’яті гарантує, що системі не доведеться знову перебирати їх і отримувати їх для наступної операції запису.

Відповідь "ні", тому що open () і close () створюють і знищують ручку відповідно. Бувають випадки (ну, весь час, справді), коли ви можете гарантувати, що ви єдиний, хто телефонує з певним рівнем доступу, оскільки інший абонент (наприклад) записує файл, який ви несподівано розбираєте, може залишити додаток у невідомому стані або призведе до виникнення аварійних ситуацій або тупику, наприклад, лема «Філософи їдалень».

Навіть без цього врахування є наслідки для продуктивності, які слід враховувати; close () дозволяє файловій системі (якщо вона підходить або якщо ви її закликали) промивати буфер, який ви займали, дорога операція. Кілька послідовних редагувань потоку пам’яті набагато ефективніше, ніж декілька по суті непов’язаних циклів читання-зміни-модифікації у файловій системі, яка, наскільки ви знаєте, існує півсвіту, розкидана по центру обробки даних, який вартує великого затримки масового зберігання. Навіть при локальному зберіганні пам'ять, як правило, на багато порядків швидше, ніж об'ємне зберігання.

Open () пропонує спосіб блокувати файли під час їх використання. Якщо файли автоматично відкриваються, читаються / записуються, а потім знову закриваються ОС, то ніщо не зупинить інші програми, що змінюють ці файли між операціями.

Хоча це може бути керованим (багато систем підтримують неексклюзивний доступ до файлів) для простоти, більшість програм припускають, що відкриті ними файли не змінюються.

Оскільки шлях до файлу може рухатися, якщо ви припускаєте, що він залишиться колишнім.

Читання та запис у файлову систему може включати велику різноманітність буферних схем, ведення ОС, управління дисками низького рівня та безліч інших можливих дій. Тож дії open()та close()служать настановою для цих видів діяльності під капотом. Різні реалізації файлової системи можуть бути впорядковані за потреби та залишатися прозорими для викликової програми.

Якщо в операційній системі не було відкрито / закрити, тоді з readабо write, ці дії з файлом все одно повинні були б кожен раз виконувати ініціалізації, промивання буфера / управління тощо. Це багато накладних витрат, які потрібно накладати на повторювані читання та записи.

Мантра Unix - це "запропонувати один із способів робити речі", що означає "розподілити фактори" на (багаторазові) частини, які потрібно комбінувати за бажанням. Тобто в цьому випадку відокремлюють створення та знищення ручок файлів від їх використання. Важливі переваги прийшли пізніше, з трубами та мережевими з'єднаннями (ними також маніпулюють через файлові ручки, але вони створюються іншими способами). Можливість передавати ручки файлів навколо (наприклад, передавати їх дочірнім процесам як "відкриті файли", які виживають exec(2), і навіть не пов'язані між собою процеси через трубу) можливі лише таким чином. Особливо, якщо ви хочете запропонувати контрольований доступ до захищеного файлу. Таким чином, ви можете, наприклад, відкрити/etc/passwd для написання і передайте це дочірньому процесу, якому заборонено відкривати цей файл для запису (так, я знаю, це смішний приклад, сміливо редагуйте чимось більш реалістичним).