在目录上使用 `read` 系统调用答案

【问题标题】：Using `read` system call on a directory在目录上使用 `read` 系统调用
【发布时间】：2013-07-11 04:56:55
【问题描述】：

我正在查看K&R 2 中的一个示例（8.6 示例 - 列出目录）。它是 Linux 命令 ls 或 Windows 的 dir 的精简版。该示例显示了 opendir、readdir 等函数的实现。我已经尝试逐字输入代码，但它仍然不起作用。它所做的只是打印一个点（针对当前目录）并退出。

我在代码中发现了一件有趣的事情（在readdir 的实现中），它在目录上调用了像open 和read 这样的系统调用。有点像 -

int fd, n;
char buf[1000], *bufp;

bufp = buf;
fd = open("dirname", O_RDONLY, 0);
n = read(fd, bufp, 1000);
write(fd, bufp, n);

当我运行此代码时，即使文件夹名称 "dirname" 中有一些文件，我也没有得到任何输出。

另外，这本书说，该实现适用于版本 7 和 System V UNIX 系统。这就是它无法在 Linux 上运行的原因吗？

这是代码-http://ideone.com/tw8ouX。

那么Linux不允许read对目录进行系统调用吗？还是其他原因造成的？

【问题讨论】：

标签： c operating-system directory system-calls kernighan-and-ritchie

【解决方案1】：

事实上，Linux 不允许read 用于目录。请参阅 man page 并搜索 errno EISDIR。你会发现

read() 和 pread() 函数会失败，如果 ...

fildes 参数引用一个目录，并且该实现不允许使用 read() 或 pread() 读取该目录。应该使用 readdir() 函数。

。不过，其他 UNIX 允许这样做。

【讨论】：

老实说，我不知道readdir() 本身是系统调用还是调用其他东西。编写一个测试程序，用strace 运行它，找出并告诉我。我也很好奇。

【解决方案2】：

在版本 7 UNIX 中，只有一个 unix 文件系统，其目录具有简单的磁盘格式：struct direct 数组。阅读它并解释结果是微不足道的。系统调用将是多余的。

在现代，有多种文件系统可以被 Linux 和其他类 unix 系统（ext4、ZFS、NTFS！）挂载，其中一些具有复杂的目录格式。您不能对任意目录的原始字节做任何明智的事情。因此内核承担了为目录提供通用接口作为抽象对象的责任。 readdir 是该界面的核心部分。

一些现代的 unice 仍然允许在目录中使用 read()，因为这是它们历史的一部分。 Linux 的历史始于 90 年代，当时已经很明显，目录上的 read() 永远不会有用，因此 Linux 从未允许这样做。

Linux 确实提供了一个readdir 系统调用，但它不再使用太多，因为出现了更好的东西：getdents。 readdir 一次只返回一个目录条目，因此如果您在循环中使用 readdir 系统调用来获取目录中的文件列表，您将在每次循环迭代时进入内核。 getdents 将多个条目返回到缓冲区中。

readdir 不过是标准接口，所以 glibc 提供了一个 readdir 函数，它调用 getdents 系统调用而不是 readdir 系统调用。在普通程序中，您会在源代码中看到 readdir，但在 strace 中看到 getdents。 C 库通过缓冲来提高性能，就像它在 stdio 中调用getchar() 时对常规文件所做的那样，它一次执行几千字节的read()，而不是一堆单字节read()s .

你永远不会在现代 Linux 系统上使用原始的无缓冲 readdir 系统调用，除非你运行很久以前编译的可执行文件，或者想方设法绕过 C 库。

【讨论】：

我花了太长时间试图找出失败的原因。尽管如此，这证明了 C 语言的长寿，我已经写了 180~ 页的 K&R 书，而没有遇到与当前实现的重大差异
@Alex 它在最初的 Linux 中，并且在 i386（32 位）上仍然受支持，因为删除它会创建一个不兼容的用户空间 ABI，而没有任何好处。 getdents 之后出现的架构，如 amd64，没有旧的系统调用。
如果没有足够的缓冲空间，你也可以放弃 getdents 并用 read 替换它，如果没有足够的缓冲区空间，它将失败，例如 EBUFS。另一个系统调用只会使事情复杂化。使用 getdents，您现在需要例如另一种类型的命令，例如，异步 IO 以使其可用于目录读取（当然没有提供该命令。也许如果 dent-reading 系统调用是一个简单的读取异步目录读取将简单地工作）。