文件打开的过程

fd=fopen()是一个系统调用，用于根据文件名打开一个文件，返回该文件的文件描述符，文件打开后进程便可以根据文件描述符fd进行其他操作，比如读，写，关闭等操作。

各个操作系统打开文件的过程是类似的，本文以Unix为例，介绍打开一个文件操作系统所做的工作，正式介绍这个过程之前先简要介绍几个概念。

PCB(process control block)进程控制块，它是一个内核数据结构，相当于一个档案，是操作系统感知进程存在的唯一标识。包括进程状态，进程id，PC，寄存器，内存信息，文件打开信息等，如下图所示

FCB(file control block)文件控制块，是文件系统的一部分，在磁盘上一般会创建一个文件系统，文件系统中包含目录信息，以及文件的FCB信息。FCB一半包含文件的读写模式，所有者，时间戳，数据块指针等信息，unix的FCB称为inode，其结构如下图所示

本图片来自http://codex.cs.yale.edu/avi/os-book/OS9/slide-dir/os-figures.zip

文件打开的过程如下图所示（从右往左看）

首先,操作系统根据文件名a，在系统文件打开表中查找

第一种情况：

如果文件a已经打开，则在进程文件打开表中为文件a分配一个表项，然后将该表项的指针指向系统文件打开表中和文件a对应的一项;

然后再PCB中为文件分配一个文件描述符fd，作为进程文件打开表项的指针,文件打开完成。

第二种情况：

如果文件a没有打开，查看含有文件a信息的目录项是否在内存中，如果不在，将目录表装入到内存中，作为cache；

根据目录表中文件a对应项找到FCB在磁盘中的位置；

将文件a的FCB装入到内存中的Active inode中；

然后在系统文件打开表中为文件a增加新的一个表项，将表项的指针指向Active Inode中文件a的FCB；

然后在进程的文件打开表中分配新的一项，将该表项的指针指向系统文件打开表中文件a对应的表项；

然后在PCB中，为文件a分配一个文件描述符fd，作为进程文件打开表项的指针,文件打开完成。