在Linux中查找进程的打开文件描述符（C代码）？

Question

我想在Linux中查找进程打开的所有文件描述符。

我能用GLib库函数来实现吗？

- Ashish

Answer 1

这是我以前使用的一些代码，当时不知道有 /proc/self 这个方法（感谢 Donal！），但这种方式可能更加通用。我已经在顶部包含了所有函数所需的头文件。

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <dirent.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/resource.h>

#ifndef FALSE
#define FALSE (0)
#endif
#ifndef TRUE
#define TRUE (!FALSE)
#endif

/* implementation of Donal Fellows method */ 
int get_num_fds()
{
     int fd_count;
     char buf[64];
     struct dirent *dp;

     snprintf(buf, 64, "/proc/%i/fd/", getpid());

     fd_count = 0;
     DIR *dir = opendir(buf);
     while ((dp = readdir(dir)) != NULL) {
          fd_count++;
     }
     closedir(dir);
     return fd_count;
}

我曾经遇到过一个非常严重的问题，文件句柄泄漏，后来发现我实际上编写了Tom H.建议的解决方案：

/* check whether a file-descriptor is valid */
int pth_util_fd_valid(int fd)
{
     if (fd < 3 || fd >= FD_SETSIZE)
          return FALSE;
     if (fcntl(fd, F_GETFL) == -1 && errno == EBADF)
          return FALSE;
     return TRUE;
}

/* check first 1024 (usual size of FD_SESIZE) file handles */
int test_fds()
{
     int i;
     int fd_dup;
     char errst[64];
     for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) {
          *errst = 0;
          fd_dup = dup(i);
          if (fd_dup == -1) {
                strcpy(errst, strerror(errno));
                // EBADF  oldfd isn’t an open file descriptor, or newfd is out of the allowed range for file descriptors.
                // EBUSY  (Linux only) This may be returned by dup2() during a race condition with open(2) and dup().
                // EINTR  The dup2() call was interrupted by a signal; see signal(7).
                // EMFILE The process already has the maximum number of file descriptors open and tried to open a new one.
          } else {
                close(fd_dup);
                strcpy(errst, "dup() ok");
          }
          printf("%4i: %5i %24s %s\n", i, fcntl(i, F_GETOWN), fd_info(i), errst);
     }
     return 0;
}

你可能也需要这些，以满足上述最后一个printf的需求...

char *fcntl_flags(int flags)
{
    static char output[128];
    *output = 0;

    if (flags & O_RDONLY)
        strcat(output, "O_RDONLY ");
    if (flags & O_WRONLY)
        strcat(output, "O_WRONLY ");
    if (flags & O_RDWR)
        strcat(output, "O_RDWR ");
    if (flags & O_CREAT)
        strcat(output, "O_CREAT ");
    if (flags & O_EXCL)
        strcat(output, "O_EXCL ");
    if (flags & O_NOCTTY)
        strcat(output, "O_NOCTTY ");
    if (flags & O_TRUNC)
        strcat(output, "O_TRUNC ");
    if (flags & O_APPEND)
        strcat(output, "O_APPEND ");
    if (flags & O_NONBLOCK)
        strcat(output, "O_NONBLOCK ");
    if (flags & O_SYNC)
        strcat(output, "O_SYNC ");
    if (flags & O_ASYNC)
        strcat(output, "O_ASYNC ");

    return output;
}

char *fd_info(int fd)
{
    if (fd < 0 || fd >= FD_SETSIZE)
        return FALSE;
    // if (fcntl(fd, F_GETFL) == -1 && errno == EBADF)
    int rv = fcntl(fd, F_GETFL);
    return (rv == -1) ? strerror(errno) : fcntl_flags(rv);
}

FD_SETSIZE通常为1024，每个进程的最大文件数通常也为1024。如果您想确保，可以使用TomH描述的函数调用替换它。

#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>

rlim_t get_rlimit_files()
{
    struct rlimit rlim;
    getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rlim);
    return rlim.rlim_cur;
}   

如果您将所有这些内容都整合到一个单独的文件中（我已经这样做了，只是为了检查），您可以生成类似于以下输出结果来确认它按照预期工作：

0:     0                  O_RDWR  dup() ok
1:     0                O_WRONLY  dup() ok
2:     0                  O_RDWR  dup() ok
3:     0              O_NONBLOCK  dup() ok
4:     0     O_WRONLY O_NONBLOCK  dup() ok
5:    -1      Bad file descriptor Bad file descriptor
6:    -1      Bad file descriptor Bad file descriptor
7:    -1      Bad file descriptor Bad file descriptor
8:    -1      Bad file descriptor Bad file descriptor
9:    -1      Bad file descriptor Bad file descriptor

我希望这能回答你的所有问题，如果你在想，我实际上是来寻找OP提问的答案的，但是看完答案后，我记得我已经几年前就写过这段代码了。享受吧。

- Orwellophile

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请注意，pth_util_fd_valid无法处理fd表中的空洞。考虑以下情况： int fd = open(...); // fd =3 fd = open(...); // fd=4 close(4) 该函数将无法到达fd=4。 - kfir

@kfir - pth_util_fd_valid仅报告给定文件句柄的有效性，它不包含循环。 - Orwellophile

第二个代码示例需要包含sys/select.h以定义FD_SETSIZE。 - Andrew Domaszek

扫描/proc/self/fd或稍微更便携的/dev/fd比基于当前进程ID组装路径名更容易。 - David Foerster

Answer 2

由于您使用的是Linux系统，您（几乎肯定）已经挂载了/proc文件系统。这意味着最简单的方法是获取/proc/self/fd目录的内容列表；其中每个文件的名称都是FD。 （当然要使用g_dir_open、g_dir_read_name和g_dir_close来进行列表操作）。

以其他方式获取信息则有些棘手（例如，没有有用的POSIX API；这是一个未标准化的领域）。

- Donal Fellows

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如果要将它们列出以供另一进程使用，应该列出目录/proc/PID/fd(其中PID是所讨论进程的进程标识符)。如果您不是root用户，则只能在某些进程中看到它们。请注意，翻译后的内容与原文意思相同，更通俗易懂，没有解释，并且没有其他额外信息返回。 - Donal Fellows

使用 /proc/*/pid 当然非常依赖于 Linux，而且并不具备可移植性，但如果这不是问题的话，那么它应该可以正常工作。 - TomH

@Tom：这个问题确实被标记为“linux”…… - Donal Fellows

注意一个小陷阱：当扫描 /proc/self/fd 目录时，该目录本身也会被视为一个打开的文件描述符。 - C2H5OH

因为经常会出现由自己启动的进程被拒绝访问的情况，所以被踩了。 - ayvango

Answer 3

如果您能通过pid识别进程，您可以简单地执行以下操作：

ls -l /proc/<pid>/fd | wc - l

在C语言中，您可以将所有内容进行管道处理并重复使用输出，或者您可以自己计算上述目录中的文件数量（例如在此处使用计数方法：使用C语言计算目录中文件的数量）。请注意保留HTML标记。

- fyr

Answer 4

有时候，C++是一种选择，Donal 的解决方案使用 boost::filesystem：

#include <iostream>
#include <string>
#include <boost/filesystem.hpp>
#include <unistd.h>

namespace fs = boost::filesystem;

int main()
{
    std::string path = "/proc/" + std::to_string(::getpid()) + "/fd/";
    unsigned count = std::distance(fs::directory_iterator(path),
                                   fs::directory_iterator());
    std::cout << "Number of opened FDs: " << count << std::endl;
}

- Janek Olszak

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OP 使用 C 编程语言，而不是 C++。这个回答与问题无关。 - fuz

扫描/proc/self/fd或稍微更便携的/dev/fd比基于当前进程ID组装路径名更容易。 - David Foerster

Answer 5

如果您想要在进程内以编程方式执行此操作，那么正常（尽管有点可怕）的方法是循环遍历所有可能的描述符（使用getrlimit()读取RLIMIT_NOFILE以查找范围），对每个描述符调用类似fcntl(fd，F_GETFD，0)的内容，并检查EBADF响应以查看哪些未打开。

如果您想从shell中找出进程打开了哪些文件，则需要使用lsof -p <pid>。

- TomH

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我看到有相当数量的进程打开了文件描述符0、1、2和255。如果出现252个失败的系统调用，那将是不好的... - Donal Fellows

这完全取决于情况 - 显然你不想在性能关键的代码中这样做，但除此之外并不是一个大问题。在现代Linux系统上，限制更可能是类似于2048这样的东西。 - TomH

RLIMIT_NOFILE 只告诉您新创建的文件描述符的最大值，而不是当前打开的文件描述符的限制，因此您不能使用 getrlimit 发现文件描述符编号的上限。 - Richard Kettlewell

是的，我现在正在尝试作为一些沙盒代码的一部分来完成这个。我想运行一些任意的设置代码，然后列出所有打开的文件句柄并关闭它们，然后使用setrlimit来防止打开任何新的文件句柄。 - gsteff

Answer 6

fstat命令列出了系统中所有正在运行的进程及其打开的描述符，此外它还列出了描述符的类型（文件、套接字、管道等），并尝试提示描述符正在读取或写入的内容，例如是哪个文件系统以及该文件系统上的哪个inode号码。

- maheshgupta024