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

Kernel version：2.6.14

CPU architecture：ARM920T

Author：ce123(http://blog.csdn.net/ce123)

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)：

[plain]view plaincopyprint?

1. intget_unused_fd(void)
2. {
3. structfiles_struct*files=current->files;//获得当前进程的打开文件列表files
4. intfd,error;
5. structfdtable*fdt;
7. error=-EMFILE;
8. spin_lock(&files->file_lock);
10. repeat:
11. fdt=files_fdtable(files);//获得文件描述符位图结构
12. fd=find_next_zero_bit(fdt->open_fds->fds_bits,
13. fdt->max_fdset,
14. fdt->next_fd);
15. //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
16. /*
17. *N.B.Forclonetaskssharingafilesstructure,thistest
18. *willlimitthetotalnumberoffilesthatcanbeopened.
19. */
20. 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
21. gotoout;
23. /*Doweneedtoexpandthefdarrayorfdset?*/
24. 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
25. if(error<0)
26. gotoout;
28. if(error){
29. /*
30. *Ifweneededtoexpandthefsarraywe
31. *mighthaveblocked-tryagain.
32. */
33. error=-EMFILE;
34. gotorepeat;//之前进行了扩展操作，重新进行一次空闲fd的分配
35. }
37. FD_SET(fd,fdt->open_fds);//在open_fds的位图上置位
38. FD_CLR(fd,fdt->close_on_exec);
39. fdt->next_fd=fd+1;//next_fd加1
40. #if1
41. /*Sanitycheck*/
42. if(fdt->fd[fd]!=NULL){
43. printk(KERN_WARNING"get_unused_fd:slot%dnotNULL!\n",fd);
44. fdt->fd[fd]=NULL;
45. }
46. #endif
47. error=fd;
49. out:
50. spin_unlock(&files->file_lock);
51. returnerror;
52. }

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：

[plain]view plaincopyprint?

1. #defineRLIMIT_NOFILE7/*maxnumberofopenfiles*/

在signal结构中，rlim是struct rlimit类型的数组，

[plain]view plaincopyprint?

1. structsignal_struct{
2. ...
3. structrlimitrlim[RLIM_NLIMITS];
4. ...
5. };

struct rlimit定义如下

[plain]view plaincopyprint?

1. structrlimit{
2. unsignedlongrlim_cur;//当前值
3. unsignedlongrlim_max;//最大值
4. };

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。

[plain]view plaincopyprint?

1. linux/arch/arm/kernel/init_task.c
3. structtask_structinit_task=INIT_TASK(init_task);
5. #defineINIT_TASK(tsk)\
6. {\
7. ...
8. .signal=&init_signals,\
9. ...
10. }

init_signals的定义如下：

[plain]view plaincopyprint?

1. #defineINIT_SIGNALS(sig){\
2. .count=ATOMIC_INIT(1),\
3. .wait_chldexit=__WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(sig.wait_chldexit),\
4. .shared_pending={\
5. .list=LIST_HEAD_INIT(sig.shared_pending.list),\
6. .signal={{0}}},\
7. .posix_timers=LIST_HEAD_INIT(sig.posix_timers),\
8. .cpu_timers=INIT_CPU_TIMERS(sig.cpu_timers),\
9. .rlim=INIT_RLIMITS,\
10. }
12. include\asm-generic\resource.h
13. #defineINIT_RLIMITS\
14. {\
15. [RLIMIT_CPU]={RLIM_INFINITY,RLIM_INFINITY},\
16. [RLIMIT_FSIZE]={RLIM_INFINITY,RLIM_INFINITY},\
17. [RLIMIT_DATA]={RLIM_INFINITY,RLIM_INFINITY},\
18. [RLIMIT_STACK]={_STK_LIM,_STK_LIM_MAX},\
19. [RLIMIT_CORE]={0,RLIM_INFINITY},\
20. [RLIMIT_RSS]={RLIM_INFINITY,RLIM_INFINITY},\
21. [RLIMIT_NPROC]={0,0},\
22. [RLIMIT_NOFILE]={INR_OPEN,INR_OPEN},\
23. [RLIMIT_MEMLOCK]={MLOCK_LIMIT,MLOCK_LIMIT},\
24. [RLIMIT_AS]={RLIM_INFINITY,RLIM_INFINITY},\
25. [RLIMIT_LOCKS]={RLIM_INFINITY,RLIM_INFINITY},\
26. [RLIMIT_SIGPENDING]={0,0},\
27. [RLIMIT_MSGQUEUE]={MQ_BYTES_MAX,MQ_BYTES_MAX},\
28. [RLIMIT_NICE]={0,0},\
29. [RLIMIT_RTPRIO]={0,0},\
30. }
32. #defineNR_OPEN(1024*1024)/*Absoluteupperlimitonfdnum*/
33. #defineINR_OPEN1024/*Initialsettingfornfilerlimits*/

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。