Файловые и индексные дескрипторы в Linux

Файловый дескриптор (file descriptor)

Целочисленный индекс в таблице открытых файлов процесса (per-process file descriptor table). Каждая запись ссылается на запись в системной open file table (struct file), которая, в свою очередь, ссылается на inode.

Свойства:

Локален для процесса; при fork() дочерний процесс всегда наследует копии всех fd (FD_CLOEXEC закрывает дескриптор при execve(), а не при fork()).
Стандартные номера:
- 0 — stdin
- 1 — stdout
- 2 — stderr
Системные вызовы: open(2), close(2), read(2), write(2), dup(2), dup2(2), fcntl(2), poll(2), select(2), epoll_create1(2), openat(2).

int fd = open("/etc/passwd", O_RDONLY);
read(fd, buf, 128);
close(fd);

Inode

Структура файловой системы, хранящая метаданные файла, но не имя. Имя — запись в каталоге, связывающая строку с номером inode.

Поля (см. struct stat, man inode(7)):

st_mode — тип файла и режим доступа
st_uid, st_gid — владелец и группа
st_size — размер в байтах
st_atime, st_mtime, st_ctime — времена доступа, модификации содержимого, изменения метаданных
st_nlink — счётчик жёстких ссылок
st_blocks, st_blksize — блочное представление
указатели на блоки данных (зависит от ФС: ext4, XFS, Btrfs)

Уровни абстракции

Уровень	Объект	Описание
1	Файловая система	Содержит таблицу inode
2	inode	Идентифицирует файл независимо от имени
3	`struct file` (open file)	Состояние открытого файла: позиция, флаги
4	file descriptor (int)	Индекс per-process в таблице, ссылающийся на `struct file`

Пример

$ ls -li test.txt
123456 -rw-r--r-- 1 user user 42 Oct 20 22:00 test.txt

123456 — номер inode. При open("test.txt") ядро создаёт struct file и возвращает fd процессу.

Системные вызовы

Категория	Вызов	Назначение
FD	`open(2)`, `read(2)`, `write(2)`, `close(2)`	Управление открытыми файлами
inode	`stat(2)`, `fstat(2)`, `chmod(2)`, `chown(2)`	Метаданные
Ссылки	`link(2)`, `unlink(2)`, `symlink(2)`	Имена для inode