我不知道内核代码，但我将在这里补充我的意见，因为我已经思考了一段时间，我认为这将是有用的。

当您打开一个文件时，内核返回一个文件描述符来与该文件进行交互。

文件描述符是您正在打开的文件的API的实现。内核创建这个文件描述符，将其存储在一个数组中，并将其提供给您。

例如，该API需要一个允许您读取和写入文件的实现。

现在，再想想我说过的话，记住所有东西都是文件——打印机、监视器、HTTP连接等等。

这是我阅读https://www.bottomupcs.com/file_descriptors.xhtml后的总结。

来自马的嘴:APUE(理查德·史蒂文斯饰)。 对于内核，所有打开的文件都由文件描述符引用。文件描述符是非负数。

当我们打开一个现有文件或创建一个新文件时，内核会向进程返回一个文件描述符。内核维护一个包含所有正在使用的打开的文件描述符的表。文件描述符的分配通常是顺序的，它们从空闲文件描述符池中作为下一个空闲文件描述符分配给文件。关闭文件时，文件描述符将被释放，并可用于进一步分配。 请看这张图片了解更多细节:

When we want to read or write a file, we identify the file with the file descriptor that was returned by open() or create() function call, and use it as an argument to either read() or write(). It is by convention that, UNIX System shells associates the file descriptor 0 with Standard Input of a process, file descriptor 1 with Standard Output, and file descriptor 2 with Standard Error. File descriptor ranges from 0 to OPEN_MAX. File descriptor max value can be obtained with ulimit -n. For more information, go through 3rd chapter of APUE Book.

A file descriptor is an opaque handle that is used in the interface between user and kernel space to identify file/socket resources. Therefore, when you use open() or socket() (system calls to interface to the kernel), you are given a file descriptor, which is an integer (it is actually an index into the processes u structure - but that is not important). Therefore, if you want to interface directly with the kernel, using system calls to read(), write(), close() etc. the handle you use is a file descriptor.

系统调用上覆盖了一个抽象层，即stdio接口。这比基本的系统调用提供了更多的功能/特性。对于这个接口，您获得的不透明句柄是一个FILE*，它由fopen()调用返回。有很多很多函数使用stdio接口fprintf()， fscanf()， fclose()，它们让你的生活更简单。在C语言中，stdin、stdout和stderr分别是FILE*，在UNIX中分别映射到文件描述符0、1和2。

文件描述符

To Kernel all open files are referred to by file descriptors. A file descriptor is a non - negative integer. When we open an existing or create a new file, the kernel returns a file descriptor to a process. When we want to read or write on a file, we identify the file with file descriptor that was retuned by open or create, as an argument to either read or write. Each UNIX process has 20 file descriptors and it disposal, numbered 0 through 19 but it was extended to 63 by many systems. The first three are already opened when the process begins 0: The standard input 1: The standard output 2: The standard error output When the parent process forks a process, the child process inherits the file descriptors of the parent

这里提供的所有答案都很棒，这是我的版本

文件描述符是非负整数，充当“文件”或I/O资源(如管道、套接字或数据流)的抽象句柄。这些描述符帮助我们与这些I/O资源进行交互，并使使用它们变得非常容易。I/O系统对于用户进程来说是一个字节流(I/O流)。Unix进程使用描述符(小的无符号整数)来引用I/O流。与I/O操作相关的系统调用以一个描述符作为参数。

有效的文件描述符范围从0到可配置的最大描述符数(ulimit， /proc/sys/fs/file-max)。内核为FD表的std输入(0)，std输出(1)和std错误(2)分配desc.。如果文件打开失败，fd返回-1。

当进程成功请求打开一个文件时，内核返回一个文件描述符，该描述符指向内核全局文件表中的一个条目。文件表项包含文件的inode、字节偏移量和该数据流的访问限制(只读、只写等)等信息。

其他答案补充了很好的内容。我只是说说我的看法。

根据维基百科，我们可以肯定地知道:文件描述符是非负整数。我认为最重要的一点是:

文件描述符绑定到进程ID。

我们知道最著名的文件描述符是0、1和2。 0对应STDIN, 1对应STDOUT, 2对应STDERR。

比如说，以壳进程为例，它是如何应用的呢?

检查这段代码

#>sleep 1000 &
[12] 14726

我们创建了一个id为14726 (PID)的进程。 使用lsof -p 14726，我们可以得到这样的东西:

COMMAND   PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF    NODE NAME
sleep   14726 root  cwd    DIR    8,1     4096 1201140 /home/x
sleep   14726 root  rtd    DIR    8,1     4096       2 /
sleep   14726 root  txt    REG    8,1    35000  786587 /bin/sleep
sleep   14726 root  mem    REG    8,1 11864720 1186503 /usr/lib/locale/locale-archive
sleep   14726 root  mem    REG    8,1  2030544  137184 /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.27.so
sleep   14726 root  mem    REG    8,1   170960  137156 /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.27.so
sleep   14726 root    0u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    1u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    2u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6

第4列FD和下一列TYPE对应于文件描述符和文件描述符类型。

FD的一些值可以是:

cwd – Current Working Directory
txt – Text file
mem – Memory mapped file
mmap – Memory mapped device

但是真正的文件描述符在下面:

NUMBER – Represent the actual file descriptor. 

数字后面的字符，即“1u”，表示文件打开的模式。R代表读，w代表写，u代表读和写。

TYPE文件类型。TYPEs的一些值是:

REG – Regular File
DIR – Directory
FIFO – First In First Out

但是所有的文件描述符都是 CHR—字符特殊文件(或字符设备文件)

现在，我们可以使用lsof -p PID轻松识别STDIN, STDOUT和STDERR的文件描述符，或者如果我们使用ls /proc/PID/fd.也可以看到同样的情况

还要注意，内核所跟踪的文件描述符表与文件表或inodes表并不相同。正如其他一些答案解释的那样，这些是独立的。

例如，您可能会问自己这些文件描述符的物理位置，以及在/dev/pts/6中存储了什么

sleep   14726 root    0u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    1u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6
sleep   14726 root    2u   CHR  136,6      0t0       9 /dev/pts/6

/dev/pts/6纯粹存在于内存中。这些不是常规文件，而是所谓的字符设备文件。你可以用:ls -l /dev/pts/6检查，它们将以c开头，在我的例子中是crw—w----。

回想一下大多数Linux之类的操作系统定义了七种类型的文件:

常规文件 目录 字符设备文件 块设备文件 本地域套接字 命名管道(fifo)和 符号链接