Scroll to navigation

OPEN(2) Руководство программиста Linux OPEN(2)

ИМЯ

open, openat, creat - открывает и, возможно, создаёт файл

СИНТАКСИС

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
int creat(const char *pathname, mode_t mode);
int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags);
int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode_t mode);
/* Documented separately, in openat2(2): */
int openat2(int dirfd, const char *pathname,
            const struct open_how *how, size_t size);

Требования макроса тестирования свойств для glibc (см. feature_test_macros(7)):

openat():

Начиная с glibc 2.10:
_POSIX_C_SOURCE >= 200809L
До glibc 2.10:
_ATFILE_SOURCE

ОПИСАНИЕ

Системный вызов open() открывает файл, на который указывает pathname. Если заданный файл не существует, то он может быть создан open() (если в flags задан O_CREAT).

Возвращаемым значением open() является файловый дескриптор, указывающий на открытый файл — небольшое неотрицательное целое, которое используется в последующих системных вызовах (read(2), write(2), lseek(2), fcntl(2) и т. д.). Файловый дескриптор, возвращаемый при успешном выполнении вызова, будет самым маленьким числом из файловых дескрипторов, которые ещё не открыты процессом.

По умолчанию, новый файловый дескриптор остаётся открытым при вызове execve(2) (т. е., флаг FD_CLOEXEC файлового дескриптора, описанный в fcntl(2), изначально сброшен; для изменения поведения по умолчанию можно использовать флаг O_CLOEXEC, он описан далее). Файловое смещение устанавливается на начало файла (см. lseek(2)).

Вызов open() создаёт новое открытое файловое описание — запись в системной таблице открытых файлов. В этой записи хранится смещение и флаги состояния файла (смотрите ниже). Файловый дескриптор — это ссылка на открытое файловое описание; с этой ссылкой ничего не происходит при последующем удалении pathname или переуказании имени на другой файл. Дополнительную информацию об открытых файловых описаниях смотрите в разделе ЗАМЕЧАНИЯ.

Параметр flags должен содержать один из следующих режимов доступа: O_RDONLY (только для чтения), O_WRONLY (только для записи) или O_RDWR (для чтения и записи).

Также в flags можно указывать флаги создания и состояния файла, объединяя их битовой операцией ИЛИ. Флаги создания файла: O_CLOEXEC, O_CREAT, O_DIRECTORY, O_EXCL, O_NOCTTY, O_NOFOLLOW, O_TMPFILE и O_TRUNC. Флаги состояния файла — все оставшиеся, перечислены ниже. Различие между двумя этими группами в том, что флаги создания влияют на работу самой операции открытия, а флаги состояния влияют на работу последующих операций ввода-вывода. Флаги состояния можно запросить и (в некоторых случаях) изменить; смотрите fcntl(2).

Полный список флагов создания и флагов состояния файла:

Файл открывается в режиме добавления. Перед каждым вызовом write(2), файловое смещение устанавливается в конец файла, как если бы это делалось с помощью lseek(2). Изменение файлового смещения и операция записи выполняются атомарно, за один шаг.
Указание флага O_APPEND может приводить к повреждению файлов в файловых системах NFS, если одновременно добавляют данные в файл несколько процессов. Это происходит из-за того, что NFS не поддерживает добавление в файл, поэтому клиентское ядро имитирует такое поведение, но при этом нельзя избежать состязательности процессов.
Включает ввод-вывод, управляемый сигналом: генерирует сигнал (по умолчанию SIGIO, но можно изменить с помощью fcntl(2)), когда становится возможным ввод или вывод для этого файлового дескриптора. Эта возможность доступна только для терминалов, псевдотерминалов, сокетов, каналов (начиная с Linux 2.6) и FIFO. Подробней смотрите fcntl(2). Также смотрите ДЕФЕКТЫ далее.
Устанавливает флаг close-on-exec на новом файловом дескрипторе. Указание данного флага позволяет программе избежать дополнительной операции fcntl(2) F_SETFD для установки флага FD_CLOEXEC.
Заметим, что использование этого флага обязательно для некоторых многонитиевых программ, так как использование отдельной операции fcntl(2) F_SETFD для установки флага FD_CLOEXEC недостаточно для избежания состязательности, когда одна нить открывает файловый дескриптор, а в тоже время другая нить может выполнять fork(2) и execve(2). В зависимости от порядка выполнения, состязательность может привести к тому, что файловый дескриптор, возвращённый open(), будет ненамеренно передан программе, выполняющейся в созданном с помощью fork(2) потомке (такого рода состязательность, в принципе, возможна для любых системных вызовов, создающих файловый дескриптор, у которого должен быть установлен флаг close-on-exec, и различные другие системные вызовы Linux предоставляют эквивалент флагу O_CLOEXEC, чтобы избежать этой проблемы).
Если pathname не существует, то создать обычный файл.
Владельцем (ID пользователя) нового файла назначается эффективный идентификатор пользователя процесса.
Группой владельцев (ID группы) нового файла назначается эффективный идентификатор группы процесса (согласно System V) или ID группы родительского каталога (согласно BSD). В Linux это зависит от наличия бита режима set-group-ID на родительском каталоге: если этот бит установлен, то используется правило BSD; в противном случае применяется правило System V. В некоторых файловых системах поведение также зависит от параметров монтирования bsdgroups и sysvgroups, описанных в mount(8).
The mode argument specifies the file mode bits to be applied when a new file is created. If neither O_CREAT nor O_TMPFILE is specified in flags, then mode is ignored (and can thus be specified as 0, or simply omitted). The mode argument must be supplied if O_CREAT or O_TMPFILE is specified in flags; if it is not supplied, some arbitrary bytes from the stack will be applied as the file mode.
The effective mode is modified by the process's umask in the usual way: in the absence of a default ACL, the mode of the created file is (mode & ~umask).
Note that mode applies only to future accesses of the newly created file; the open() call that creates a read-only file may well return a read/write file descriptor.
Символьные константы, используемые в mode:
00700 пользователь (владелец файла) имеет права на чтение, запись и выполнение файла
00400 пользователь имеет права на чтение файла
00200 пользователь имеет права на запись в файл
00100 пользователь имеет права на выполнение файла
00070 группа имеет права на чтение, запись и выполнение файла
00040 группа имеет права на чтение файла
00020 группа имеет права на запись в файл
00010 группа имеет права на выполнение файла
00007 все остальные имеют права на чтение, запись и выполнение файла
00004 все остальные имеют права на чтение файла
00002 все остальные имеют права на запись в файл
00001 все остальные имеют права на выполнение файла
Согласно POSIX, в случае, если в mode указаны другие биты, их воздействие не определено. В Linux для mode также доступны следующие биты:
0004000 бит set-user-ID
0002000 бит set-group-ID (смотрите inode(7)).
0001000 закрепляющий бит bit (смотрите inode(7)).
O_DIRECT (начиная с Linux 2.4.10)
Попытаться минимизировать влияние кэширования ввода-вывода при чтении и записи в файл. Обычно, это ухудшает производительность, но полезно для особых случаев, например, когда приложение выполняет кэширование самостоятельно. Файловый ввод-вывод выполняется непосредственно в/из буферов пространства пользователя. При флаге O_DIRECT предпринимаются все усилия для синхронной передачи данных, но это не гарантирует, как с флагом O_SYNC, передачу данных и необходимых метаданных. Чтобы гарантировать синхронный ввод-вывод вместе с O_DIRECT нужно использовать O_SYNC. Дальнейшее описание смотрите далее в разделе ЗАМЕЧАНИЯ.
Семантически похожий интерфейс (но устаревший) для блочных устройств описан в raw(8).
Если pathname не является каталогом, то завершить вызов с ошибкой. Этот флаг был добавлен в ядро версии 2.1.126, чтобы избежать проблем с «отказом в обслуживании», если opendir(3) был вызван для канала FIFO или ленточного устройства.
Операции записи файла будут выполнены согласно требованиям целостности синхронизации ввода-вывода data.
К времени возврата из write(2) (и подобных) выходные данные уже переданы в задействованное аппаратное обеспечение вместе со всеми метаданными файла, которые бы потребовались для получения данных (т. е., как если бы за каждым write(2) был выполнен вызов fdatasync(2)). Смотрите ЗАМЕЧАНИЯ далее.
Гарантирует, что вызов создаст файл: если этот флаг указан вместе с O_CREAT и pathname уже существует, то open() завершается ошибкой EEXIST().
При использовании обоих флагов символьные ссылки не поддерживаются: если pathname является символьной ссылкой, то open() завершается с ошибкой независимо от того, куда указывает ссылка.
Вообще говоря, поведение с O_EXCL не определено, если этот флаг используется без O_CREAT. Есть одно исключение: в Linux 2.6 и более новых O_EXCL можно использовать без O_CREAT, если pathname указывает на блочное устройство. Если блочное устройство используется в системе (например, смонтировано), то open() завершится с ошибкой EBUSY.
Флаг O_EXCL поддерживается для NFS только, если используется NFSv3 или новее с ядром 2.6 или новее. В средах, где в NFS нет поддержки O_EXCL, программы, которые полагаются на это для выполнения задач блокировок, будут создавать состязательность процессов. Переносимым программам, которым нужно произвести атомарную блокировку файла с помощь файла блокировки, необходимо избегать зависимости от поддержки в NFS флага O_EXCL. В качестве решения можно создать уникальный файл в той же файловой системе (например, добавив имя узла и PID в название), чтобы создать ссылку на файл блокировки с помощью link(2). Если link(2) возвращает 0, то блокировка выполнена. В противном случае используйте stat(2), чтобы убедиться, что количество ссылок на уникальный файл возросло до двух. Это также означает, что блокировка была успешной.
(LFS) Позволяет открывать файлы, чей размер нельзя представить типом off_t (но можно представить типом off64_t). Для получения этого определения должен быть указан макрос _LARGEFILE64_SOURCE (до включения какого-либо заголовочного файла). Установка макроса тестирования возможностей _FILE_OFFSET_BITS в значение 64 (вместо использования O_LARGEFILE) является предпочтительным методом доступа к большим файлам на 32-битных системах (см. feature_test_macros(7)).
Не обновлять время последнего доступа к файлу (st_atime в иноде) при вызове read(2) для файла.
Этот флаг может использоваться только, если удовлетворяется одно из следующих условий:
  • Эффективный пользовательский идентификатор процесса совпадает идентификатором владельца файла.
  • Вызывающий процесс имеет мандат CAP_FOWNER в своём пользовательском пространстве имён и UID владельца файла отображён в пространстве имён.
Этот флаг предназначен для использования в программах индексирования и резервного копирования; он позволяет значительно сократить количество обращений к диску. Флаг может быть не эффективен на некоторых файловых системах. Например, на NFS, где запись времени доступа выполняется сервером.
Если pathname указывает на терминальное устройство (см. tty(4)), то оно не станет управляющим терминалом процесса, даже если процесс такового не имеет.
If the trailing component (i.e., basename) of pathname is a symbolic link, then the open fails, with the error ELOOP. Symbolic links in earlier components of the pathname will still be followed. (Note that the ELOOP error that can occur in this case is indistinguishable from the case where an open fails because there are too many symbolic links found while resolving components in the prefix part of the pathname.)
Данный флаг является расширением FreeBSD, которое было добавлено в Linux версии 2.1.126, и в последствии был стандартизован в POSIX.1-2008.
Смотрите также далее O_PATH.
Если возможно, файл открывается в неблокирующем режиме. Ни open(), ни другие последующие операции ввода-вывода над возвращаемым дескриптором файла не заставят вызывающий процесс ждать.
Заметим, что установка этого флага не влияет на операции poll(2), select(2), epoll(7) и подобные, так как их интерфейсы просто информируют вызывающего о том, что файловый дескриптор «ready», то есть операция ввода-вывода, выполняемая над файловым дескриптором с флагом O_NONBLOCK, точно не заблокируется.
Обратите внимание, что этот флаг не оказывает влияния на обычные файлы и блочные устройства, то есть операции ввода-вывода будут блокироваться на короткое время, если будет запрошено активность устройства, вне зависимости от установки флага O_NONBLOCK. Семантика O_NONBLOCK может быть когда-нибудь реализована, поэтому приложения не должны зависеть от блокировок при указании данного флага для обычных файлов и блочных устройств.
Для работы с каналами FIFO также смотрите fifo(7). Обсуждение влияния O_NONBLOCK в сочетании с обязательной файловой блокировкой или арендой (lease) смотрите в fcntl(2).
Получить файловый дескриптор, который можно использовать для двух целей: для указания положения в дереве файловой системы и для выполнения операций, работающих исключительно на уровне файловых дескрипторов. Сам файл не открывается и другие файловые операции (например, read(2), write(2), fchmod(2), fchown(2), fgetxattr(2), ioctl(2), mmap(2)) завершатся с ошибкой EBADF.
Следующие операции могут выполняться над полученным файловым дескриптором:
  • close(2).
  • fchdir(2), если файловый дескриптор указывает на каталог (начиная с Linux 3.5).
  • fstat(2) (начиная с Linux 3.6).
  • fstatfs(2) (начиная с Linux 3.12).
  • Создание дубликата файлового дескриптора (dup(2), fcntl(2) F_DUPFD и т.д.).
  • Получение и установка флагов файловых дескрипторов (fcntl(2) F_GETFD и F_SETFD).
  • Получение флагов состояния открытого файла с помощью операции fcntl(2) F_GETFL: в возвращаемые флаги будет включён бит O_PATH.
  • Передача файлового дескриптора в аргументе dirfd для openat() и других системных вызовов «*at()». К ним относится linkat(2) с флагом AT_EMPTY_PATH (или через procfs с помощью AT_SYMLINK_FOLLOW) даже, если файл не является каталогом.
  • Передача файлового дескриптора в другой процесс через доменный сокет UNIX (смотрите SCM_RIGHTS в unix(7)).
Если в flags указан O_PATH, то биты флагов, отличные от O_CLOEXEC, O_DIRECTORYи O_NOFOLLOW, игнорируются.
Открытие файла или каталога при указании флага O_PATH не требует прав на сам объект (но требует права на выполнение каталогов из префикса пути). В зависимости от последующей операции может выполняться проверка определённых прав на файл (например, fchdir(2) требует права на выполнение у каталога, указанного в аргументе файлового дескриптора). Напротив, для получения ссылки на объект файловой системы при открытии с флагом O_RDONLY от вызывающего требуется право на чтение объекта, даже если для последующей операции (например, fchdir(2), fstat(2)) не требуется права чтения объекта.
Если pathname является символьной ссылкой и также указан флаг O_NOFOLLOW, то вызов возвращает файловый дескриптор, указывающий на символьную ссылку. Этот файловый дескриптор можно использовать в аргументе dirfd для вызовов fchownat(2), fstatat(2), linkat(2) и readlinkat(2) с пустым именем пути, чтобы выполнить операцию над символьной ссылкой.
Если pathname ссылается на автоматическую точку монтирования, которая ещё не включилась, и поэтому к ней не примонтированы другие файловые системы, то вызов возвращает файловый дескриптор, указывающий на каталог автомонтирования, не вызывая запуск монтирования. Затем можно использовать вызов fstatfs(2) для определения, является ли автоматическая точка монтирования включённой (.f_type == AUTOFS_SUPER_MAGIC).
Одним из вариантов использования флага O_PATH для обычных файлов — предоставление эквивалента функции O_EXEC, описанной POSIX.1. Вызывающий может открыть файл, для которого имеется право на выполнение, но не права на чтение, и затем выполнить этот файл следующими действиями:

char buf[PATH_MAX];
fd = open("some_prog", O_PATH);
snprintf(buf, PATH_MAX, "/proc/self/fd/%d", fd);
execl(buf, "some_prog", (char *) NULL);
    

Файловый дескриптор с O_PATH также может быть передан в качестве аргумента fexecve(3).
Операции записи файла будут выполнены согласно требованиям целостности синхронизации ввода-вывода file (по сравнению с целостностью синхронизации ввода-вывода data, предоставляемой O_DSYNC).
На момент возврата из write(2) (или подобной функции) выходные данные и все метаданные файла уже переданы в задействованное аппаратное обеспечение (т. е., как если бы за каждым write(2) был выполнен вызов fsync(2)). Смотрите ЗАМЕЧАНИЯ далее.
Создание безымянного временного обычного файла. В аргументе pathname указывается каталог; безымянная inode будет создана в файловой системе этого каталога. Всё записанное в полученный файл будет потеряно при закрытии последнего файлового дескриптора, если файлу не будет назначено имя.
Флаг O_TMPFILE должен быть указан вместе с O_RDWR или O_WRONLY и, необязательно, O_EXCL. Если O_EXCL не указан, то можно использовать linkat(2) для ссылки на временный файл в файловой системе, сделав его постоянным с помощью кода:

char path[PATH_MAX];
fd = open("/path/to/dir", O_TMPFILE | O_RDWR,

S_IRUSR | S_IWUSR); /* File I/O on 'fd'... */ linkat(fd, NULL, AT_FDCWD, "/path/for/file", AT_EMPTY_PATH); /* If the caller doesn't have the CAP_DAC_READ_SEARCH
capability (needed to use AT_EMPTY_PATH with linkat(2)),
and there is a proc(5) filesystem mounted, then the
linkat(2) call above can be replaced with: snprintf(path, PATH_MAX, "/proc/self/fd/%d", fd); linkat(AT_FDCWD, path, AT_FDCWD, "/path/for/file",
AT_SYMLINK_FOLLOW); */

В этом случае аргументом mode у open() определяется режим доступа к файлу как с O_CREAT.
Указание O_EXCL вместе с O_TMPFILE отключает возможность создания символьной ссылки в файловой системе указанным ранее способом (заметим, что назначение O_EXCL в этом случае отличается от обычного O_EXCL).
Есть два основных случая использования O_TMPFILE:
  • Дополнительное свойство tmpfile(3): свободное от состязательности создание временных файлов, которые: автоматически удаляются при закрытии; недоступны по имени; не подвержены атаке через символьные ссылки; не требуют от вызывающего подбирать уникальное имя.
  • Создание файла, который изначально не видим, и который затем заполняется данными и позволяет изменять атрибуты в файловой системе (fchown(2), fchmod(2), fsetxattr(2) и т. д.) до автоматического встраивания в файловую систему в полностью законченном виде (с помощью linkat(2) как описано ранее).
Для O_TMPFILE требуется поддержка в файловой системе; она есть только в нескольких файловых системах Linux. В первой реализации поддержка предоставлялась в файловых системах ext2, ext3, ext4, UDF, Minix и shmem. Поддержка других файловых систем появлялась так: XFS (Linux 3.15); Btrfs (Linux 3.16); F2FS (Linux 3.16); ubifs (Linux 4.9).
Если файл уже существует и является обычным файлом и режим доступа позволяет писать в этот файл (т.е. установлен флаг O_RDWR или O_WRONLY), то его длина будет урезана до нуля. Если файл является FIFO или терминальным устройством, то этот флаг игнорируется. В других случаях действие флага O_TRUNC не определено.

creat()

Вызов creat() эквивалентен вызову open() с значением flags O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC.

openat()

Системный вызов openat() работает также как системный вызов open(), за исключением случаев, описанных здесь.

Если в pathname задан относительный путь, то он считается относительно каталога, на который ссылается файловый дескриптор dirfd (а не относительно текущего рабочего каталога вызывающего процесса, как это делается в open()).

Если в pathname задан относительный путь и dirfd равно специальному значению AT_FDCWD, то pathname рассматривается относительно текущего рабочего каталога вызывающего процесса (как open()).

Если в pathname задан абсолютный путь, то dirfd игнорируется.

openat2(2)

The openat2(2) system call is an extension of openat(), and provides a superset of the features of openat(). It is documented separately, in openat2(2).

ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ

open(), openat(), and creat() return the new file descriptor (a nonnegative integer), or -1 if an error occurred (in which case, errno is set appropriately).

ОШИБКИ

Вызовы open(), openat() и creat() могут завершаться со следующими ошибками:

Запрошенный доступ к файлу не разрешён, или один из каталогов в pathname не позволяет поиск, файл ещё не существует, или доступ для записи в родительский каталог не разрешён (см. также path_resolution(7)).
Where O_CREAT is specified, the protected_fifos or protected_regular sysctl is enabled, the file already exists and is a FIFO or regular file, the owner of the file is neither the current user nor the owner of the containing directory, and the containing directory is both world- or group-writable and sticky. For details, see the descriptions of /proc/sys/fs/protected_fifos and /proc/sys/fs/protected_regular in proc(5).
O_EXCL was specified in flags and pathname refers to a block device that is in use by the system (e.g., it is mounted).
Если указан флаг O_CREAT, файл не существует и исчерпана пользовательская квота на дисковые блоки или inode файловой системы.
pathname уже существует, то были указаны O_CREAT и O_EXCL.
Аргумент pathname указывает за пределы доступного адресного пространства.
Смотрите EOVERFLOW.
При блокирующем ожидании завершения открытия медленного устройства (например, FIFO; см. fifo(7)), вызов был прерван обработчиком сигнала; смотрите signal(7).
Файловая система не поддерживает флаг O_DIRECT. Подробности смотрите в ЗАМЕЧАНИЯ.
Некорректное значение flags.
В flags указан O_TMPFILE, но не указан O_WRONLY или O_RDWR.
В flags указан O_CREAT и последний компонент («основная часть» (basename)) нового файла pathname некорректен (например, содержит недопустимые в нижележащей файловой системе символы).
The final component ("basename") of pathname is invalid (e.g., it contains characters not permitted by the underlying filesystem).
pathname указывает на каталог и тип доступа подразумевает запись ( то есть установлен флаг O_WRONLY или O_RDWR).
Значение pathname ссылается на существующий каталог, в flags указан O_TMPFILE и один из O_WRONLY или O_RDWR, но версия ядра не предоставляет свойство O_TMPFILE.
Во время определения pathname встретилось слишком много символьных ссылок.
Значение pathname является символьной ссылкой и в flags установлен O_NOFOLLOW, но отсутствует O_PATH.
Было достигнуто ограничение по количеству открытых файловых дескрипторов на процесс (смотрите описание RLIMIT_NOFILE в getrlimit(2)).
pathname слишком длинен.
Достигнуто максимальное количество открытых файлов в системе.
pathname ссылается на специальный файл устройства, но соответствующего устройства не существует (это ошибка в ядре Linux: должно возвращаться ENXIO).
Не задан O_CREAT и файл с указанным именем не существует.
Один из каталогов в pathname не существует или является повисшей символьной ссылкой.
Значение pathname ссылается на несуществующий каталог, в flags указан O_TMPFILE и один из O_WRONLY или O_RDWR, но версия ядра не предоставляет свойство O_TMPFILE.
Типом файла с именем является FIFO, но память для буфера FIFO невозможно выделить, так как достигнуто жёсткое пользовательское ограничение на выделение памяти для каналов и вызывающий не имеет дополнительных прав; смотрите pipe(7).
Недостаточное количество памяти ядра.
Файл pathname должен быть создан, но на устройстве его содержащем нет места для нового файла.
Компонент, который обозначен как каталог в pathname, таковым не является, или был указан флаг O_DIRECTORY, но pathname не является каталогом.
Установлены O_NONBLOCK | O_WRONLY , именованный файл имеет тип FIFO и ни один процесс не открыл FIFO на чтение.
Файл является специальным файлом устройства, но соответствующее устройство не существует.
Файл является доменным сокетом UNIX.
Файловая система, содержащая pathname, не поддерживает O_TMPFILE.
pathname ссылается на обычный файл, который слишком велик для открытия. Обычно, это случается когда приложение, скомпилированное на 31-битной платформе без -D_FILE_OFFSET_BITS=64, пытается открыть файл размером более (1<<31)-1 байт; смотрите также описание O_LARGEFILE ранее. Эта ошибка определена в POSIX.1; в ядрах до версии 2.6.24 Linux в этом случае выдавал ошибку EFBIG.
Задан флаг O_NOATIME, но эффективный ID пользователя вызывающего процесса не совпадает с владельцем файла и вызывающий не имеет прав.
Выполнение операции предотвращено опечатыванием (file seal); смотрите fcntl(2).
pathname указывает на файл на файловой системе, доступной только на чтение, но запрашивается доступ на запись.
pathname указывает на исполняемый файл, который запущен в данный момент, но запрашивается доступ на запись.
pathname указывает на файл, который в данный момент используется как файл подкачки и был указан флаг O_TRUNC.
pathname указывает на файл, который в данный момент читается ядром (например, для загрузки модуля/микропрограммы) и запрашивается доступ на запись.
Указан флаг O_NONBLOCK, но несовместимая аренда (lease) удерживает файл (смотрите fcntl(2)).

В openat() дополнительно могут возникнуть следующие ошибки:

dirfd не является правильным файловым дескриптором.
Значение pathname содержит относительный путь и dirfd содержит файловый дескриптор, указывающий на файл, а не на каталог.

ВЕРСИИ

Вызов openat() был добавлен в ядро Linux версии 2.6.16; поддержка в glibc доступна с версии 2.4.

СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТАМ

open(), creat() SVr4, 4.3BSD, POSIX.1-2001, POSIX.1-2008.

openat(): POSIX.1-2008.

openat2(2) is Linux-specific.

Флаги O_DIRECT, O_NOATIME, O_PATH и O_TMPFILE есть только в Linux. Для их определения может потребоваться задать _GNU_SOURCE.

Флаги O_CLOEXEC, O_DIRECTORY и O_NOFOLLOW не указаны в POSIX.1-2001, но есть в POSIX.1-2008. Начиная с glibc 2.12, их определения можно получить определив или _POSIX_C_SOURCE со значением большим и равным 200809L, или _XOPEN_SOURCE со значением большим и равным 700. В glibc 2.11 и старее их определения можно получить определив _GNU_SOURCE.

Как было отмечено в feature_test_macros(7), такие макросы тестирования свойств как _POSIX_C_SOURCE, _XOPEN_SOURCE и _GNU_SOURCE, должны быть определены до включения любых заголовочных файлов.

ЗАМЕЧАНИЯ

В Linux флаг O_NONBLOCK иногда используется в случаях, когда файл только открыть, и не обязательно будет производиться чтение или запись. Например, он может использоваться для открытия устройства, чтобы получить его файловый дескриптор для использования в ioctl(2).

Результат работы комбинации флагов O_RDONLY | O_TRUNC в разных реализациях разный (нигде не определён). Во многих системах файл усекается.

Заметим, что open() может открывать специальные файлы устройств, но creat() не может их создавать; вместо этого используйте mknod(2).

Если файл только что был создан, его поля st_atime, st_ctime, st_mtime (время последнего доступа, последней смены состояния и последнего изменения, соответственно; см. stat(2)) устанавливаются в значение текущего времени, и оно совпадает с полями st_ctime и st_mtime родительского каталога. Или же, если файл изменяется из-за установленного флага O_TRUNC, то его поля st_ctime и st_mtime устанавливаются в значение текущего времени.

Файлы в каталоге /proc/[pid]/fd представляют открытые файловые дескрипторы процесса с PID равным pid. Файлы в каталоге /proc/[pid]/fdinfo представляют дополнительную информацию об этих файловых дескрипторах. Подробное описание данных каталогов можно найти в proc(5).

В заголовочном файле Linux <asm/fcntl.h> не определён O_ASYNC; вместо него определён синоним FASYNC (как в BSD).

Открытые файловые описания

Термин «открытое файловое описание» (open file description) используется в POSIX для указания на записи в системной таблице открытых файлов. В других контекстах, этот объект также называется «открытый файловый объект» (open file object), «описатель файла» (file handle), «»табличная запись открытого файла (open file table entry) или struct file (с точки зрения разработчика ядра).

При создании копии файлового дескриптора (с помощью dup(2) или подобного вызова), копия ссылается на то же открытое файловое описание что и изначальный файловый дескриптор, и, следовательно, два файловых дескриптора имеют общее файловое смещение и флаги состояния файла. Такая общность может также быть у двух процессов: процесс-потомок, создаваемый fork(2), наследует копии файловых дескрипторов своего родителя и эти копии ссылаются на те же открытые файловые описания.

При каждом open() файла создаётся новое файловое описание; таким образом, может быть несколько открытых файловых описаний, соответствующих inode файла.

Для проверки того, что два файловых дескриптора (одного процесса или разных) ссылаются на одно файловое описание, в Linux можно использовать вызов kcmp(2) с операцией KCMP_FILE.

Синхронизированный ввод-вывод

В POSIX.1-2008 способность «синхронизированного ввода-вывода» описана в виде различных вариантов синхронизированного ввода-вывода и для open() определяет флаги управления поведением O_SYNC, O_DSYNC и O_RSYNC. Независимо от того, имеется ли в реализации данная способность, она должна, как минимум, поддерживать использование флага O_SYNC для обычных файлов.

В Linux реализованы O_RSYNC и O_DSYNC, но не O_RSYNC. Несколько некорректно в glibc определён O_RSYNC со значением как у O_SYNC (O_RSYNC определён в заголовочном файле Linux <asm/fcntl.h> для HP PA-RISC, но не используется).

Флаг O_SYNC предоставляет выполнение целостного синхронизованного ввод-вывода file, то есть операции записи передают данные и все связанные метаданные в задействованное аппаратное обеспечение. Флаг O_DSYNC предоставляет выполнение целостного синхронизованного ввод-вывода data, то есть операции записи передают данные в задействованное аппаратное обеспечение, но обновляются только те метаданные, которые требуются для выполнения последующего чтения. Полнота целостности данных может сократить количество дисковых операций, которые требуются приложениям, не требующим гарантий целостности файлов.

Чтобы понять разницу между двумя типами обеспечения целостности рассмотрим две части метаданных файла: метка времени последнего изменения файла (st_mtime) и длину файла. Все операции записи обновляют метку времени последнего изменения файла, но только при записи, которая добавляет данные в конец файла, будет изменена длина файла. Метка времени последнего изменения файла не требуется для корректного чтения файла, чего не скажешь о длине. Таким образом, O_DSYNC гарантирует только запись обновлений о метаданных длины файла (в то время как O_SYNC также всегда записывает метаданные о метки времени последнего изменения файла).

До Linux версии 2.6.33 в Linux реализован только флаг O_SYNC для open(). Однако, когда этот флаг указан, большинство файловых систем в действительности предоставляют эквивалент выполнения целостности синхронизированного ввода-вывода data (т. е., на самом деле O_SYNC был реализован как эквивалент O_DSYNC).

Начиная с Linux 2.6.33, предоставляет корректная поддержка O_SYNC. Однако для обеспечения обратной двоичной совместимости, O_DSYNC был определён с тем же значением что и старый O_SYNC, а O_SYNC был определён как новое значение флага (два бита), которое включает значение флага O_DSYNC. Это позволяет приложениям, скомпилированным с новыми заголовочными файлами получать, по крайней мере, семантику O_DSYNC ядер pre-2.6.33.

Отличия между библиотекой C и ядром

Начиная с версии 2.26, обёрточная функция glibc open() используется системный вызов openat(), а не системный вызов ядра open(). На некоторых архитектурах это происходит в glibc с версиями ранее 2.26.

NFS

В протоколе, по которому работает NFS, существует множество недоработок, оказывающих влияние на многое, в том числе на работу с O_SYNC и O_NDELAY.

В файловых системах NFS с включённым проецированием UID, open() может вернуть файловый дескриптор, но, например, запросы read(2) будут отклонены с ошибкой EACCES. Это происходит из-за того, что клиент выполняет open() проверяя одни права, но сервер выполняет проецирование UID только при запросах чтения и записи.

FIFO

Открытие на чтение или запись конца FIFO приводит к блокировке то тех пор, пока другой конец не также не будет открыт (другим процессом или нитью). Подробности смотрите в fifo(7).

Режим доступа к файлу

В отличие от других значений, указываемых в flags, значения режима доступа O_RDONLY, O_WRONLY и O_RDWR, не определяются отдельными битами. Точнее, они задаются двумя первыми битами flags, и имеют значения 0, 1 и 2, соответственно. Другими словами, комбинация O_RDONLY | O_WRONLY приводит к логической ошибке и точно не работает как O_RDWR.

В Linux зарезервирован специальный нестандартный режим доступа 3 (11 двоичное) в flags, при котором: проверяются права на чтение и запись к файлу и возвращается файловый дескриптор, который не может использоваться для чтения или записи. Данный нестандартный режим доступа используется некоторыми драйверами Linux для получения файлового дескриптора, который будет использоваться в ioctl(2) только для специальных операций с устройством.

Обоснование openat() и остального программного интерфейса файлового дескриптора каталога

openat() and the other system calls and library functions that take a directory file descriptor argument (i.e., execveat(2), faccessat(2), fanotify_mark(2), fchmodat(2), fchownat(2), fspick(2), fstatat(2), futimesat(2), linkat(2), mkdirat(2), move_mount(2), mknodat(2), name_to_handle_at(2), open_tree(2), openat2(2), readlinkat(2), renameat(2), statx(2), symlinkat(2), unlinkat(2), utimensat(2), mkfifoat(3), and scandirat(3)) address two problems with the older interfaces that preceded them. Here, the explanation is in terms of the openat() call, but the rationale is analogous for the other interfaces.

Во-первых, openat() позволяет приложению избежать условий состязательности, которые могут возникнуть, когда open() открывает файлы в каталогах, отличных от текущего рабочего каталога. Состязательность возникает из-за того, что один из компонентов префикса каталога, указанного open(), может измениться одновременно с вызовом open(). Например, предположим, что мы хотим создать файл dir1/dir2/xxx.dep и существует файл dir1/dir2/xxx. Проблема находится между шагами проверки существования и созданием файла, указываемые dir1 или dir2 (которые могут быть символическими ссылками) места могут измениться. Этой состязательности можно избежать открыв файловый дескриптор каталога назначения, и затем указав этот файловый дескриптор в аргументе dirfd вызова (скажем) fstatat(2) и openat(). Также, использование файлового дескриптора dirfd имеет другие преимущества:

  • файловый дескриптор — это стабильная ссылка на каталог, даже если каталог будет переименован; и
  • открытый файловый дескриптор предотвращает размонтирование нижележащей файловой системы также, как если бы каталог являлся текущим рабочим каталогом процесса в файловой системе.

Во-вторых, openat() позволяет реализовать отдельный «текущий рабочий каталог» для каждой нити посредством файлового дескриптора, сопровождаемого приложением. Эта возможность также может быть получена с использованием /proc/self/fd/dirfd, но менее эффективно.

The dirfd argument for these APIs can be obtained by using open() or openat() to open a directory (with either the O_RDONLY or the O_PATH flag). Alternatively, such a file descriptor can be obtained by applying dirfd(3) to a directory stream created using opendir(3).

When these APIs are given a dirfd argument of AT_FDCWD or the specified pathname is absolute, then they handle their pathname argument in the same way as the corresponding conventional APIs. However, in this case, several of the APIs have a flags argument that provides access to functionality that is not available with the corresponding conventional APIs.

O_DIRECT

Флаг O_DIRECT может накладывать ограничения по выравниванию на длину и адрес буфера пользовательского пространства и смещения файла при вводе-выводе. В Linux ограничения по выравниванию различны у разных файловых систем и версий ядра, и даже могут отсутствовать. Однако сейчас не существует независимого от файловой системы интерфейса приложения для выявления этих ограничений на определённый файл или файловую систему. Некоторые файловые системы предоставляют свои собственные интерфейсы для этого, например, операция XFS_IOC_DIOINFO в xfsctl(3).

В Linux 2.4 размеры передачи, выравнивание пользовательского буфера и файлового смещения должны быть кратны размеру логического блока файловой системы. Начиная с Linux 2.6 достаточно выравнивания по 512-байтовой границе. Размер логического блока можно определить с помощью ioctl(2) и операции BLKSSZGET или с помощью команды:


blockdev --getss

Ввод-вывод с O_DIRECT никогда не должен запускаться одновременно с системным вызовом fork(2), если буфер памяти является закрытым отображением (т. е., любым отображениям, созданным с помощью mmap(2) с флагом MAP_PRIVATE; к ним относится память, выделенная под кучу и статически выделенные буферы). Любой подобный ввод-вывод, предоставленный через асинхронный интерфейс или из другой нити процесса, должен выполниться полностью до вызова fork(2). В противном случае, может произойти повреждение данных и непредсказуемое поведение в процессе родителя и потомка.Данное ограничение не действует, если буфер памяти для ввода-вывода с O_DIRECT был создан с помощью shmat(2) или mmap(2) с флагом MAP_SHARED. И при этом это ограничение не действует, когда буфер памяти был помечен (advised) как MADV_DONTFORK с помощью madvise(2), если точно известно, что он не будет доступен потомку после fork(2).

Флаг O_DIRECT появился в SGI IRIX, где ограничения на выравнивание подобны Linux 2.4. В IRIX также есть вызов fcntl(2) для запроса значений соответствующего выравнивания и размеров. В FreeBSD 4.x появился флаг с таким же именем, но без ограничений на выравнивание.

Поддержка O_DIRECT добавлена в ядро Linux версии 2.4.10. Более старые ядра Linux просто игнорируют этот флаг. В некоторых файловых системах этот флаг может быть не реализован и open() завершается ошибкой EINVAL при его использовании.

Приложения должны избегать смешивания O_DIRECT и обычных операций ввода-вывода в один файл и особенно перекрывать байтовые области. Даже когда файловая система правильно обрабатывает проблемы с когерентностью в такой ситуации, общая пропускная способность ввода-вывода, вероятно, будет медленнее чем при использовании какого-то одного из этих режимов отдельно. Аналогично приложения должны избегать смешивания mmap(2) и прямого ввода-вывода для одинаковых файлов.

Поведение O_DIRECT на NFS отличается от локальных файловых систем. Старые ядра и ядра, настроенные определёнными способами, могут не поддерживать такую комбинацию. Протокол NFS не поддерживает передачу флага на сервер, поэтому ввод-вывод с O_DIRECT будет пропускать кэширование страниц только на клиенте; сервер всё равно может выполнить кэширование ввода-вывода. Клиент просит сервер выполнять операции ввода-вывода синхронно для сохранения синхронной семантики O_DIRECT. Некоторые серверы будут выполнять это плохо при определённых условиях, особенно если размер данных ввода-вывода невелик. Некоторые серверы также могут быть настроены на отправку ложного ответа клиентам о том, что ввод-вывод произведён на носитель; это позволяет избежать потери производительности, но есть риск потери целостности данных в случае проблем с электропитанием сервера. В Linux клиент NFS не устанавливает ограничений по выравниванию при вводе-выводе с O_DIRECT.

Флаг O_DIRECT является потенциально мощным инструментом, который нужно использовать с осторожностью. Рекомендуется, чтобы приложения считали использование O_DIRECT как параметр производительности, который по умолчанию выключен.

ДЕФЕКТЫ

На данный момент невозможно включить сигнальное управление вводом-выводом, указав O_ASYNC при вызове open(); чтобы установить этот флаг используйте fcntl(2).

Для определения поддержки ядром O_TMPFILE нужно проверять два различных кода ошибок — EISDIR и ENOENT.

При указании флагов O_CREAT и O_DIRECTORY в flags, и при этом указанный в pathname файл не существует, open() создаст обычный файл (то есть флаг O_DIRECTORY будет проигнорирован).

СМ. ТАКЖЕ

chmod(2), chown(2), close(2), dup(2), fcntl(2), link(2), lseek(2), mknod(2), mmap(2), mount(2), open_by_handle_at(2), openat2(2), read(2), socket(2), stat(2), umask(2), unlink(2), write(2), fopen(3), acl(5), fifo(7), inode(7), path_resolution(7), symlink(7)

ЗАМЕЧАНИЯ

Эта страница является частью проекта Linux man-pages версии 5.10. Описание проекта, информацию об ошибках и последнюю версию этой страницы можно найти по адресу https://www.kernel.org/doc/man-pages/.

ПЕРЕВОД

Русский перевод этой страницы руководства был сделан Azamat Hackimov <azamat.hackimov@gmail.com>, Konstantin Shvaykovskiy <kot.shv@gmail.com>, Yuri Kozlov <yuray@komyakino.ru> и Иван Павлов <pavia00@gmail.com>

Этот перевод является бесплатной документацией; прочитайте Стандартную общественную лицензию GNU версии 3 или более позднюю, чтобы узнать об условиях авторского права. Мы не несем НИКАКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ.

Если вы обнаружите ошибки в переводе этой страницы руководства, пожалуйста, отправьте электронное письмо на man-pages-ru-talks@lists.sourceforge.net.

1 ноября 2020 г. Linux