Linux-文件IO_文件锁04

文件锁

这一节将讨论的是在文件已经共享
的情况下如何操作，也就是当多个程序共同操作一个文件的情况。Linux 中通常采用的方法是给文件上锁，
来解决对共享的资源的竞争。
文件锁包括建议性锁和强制性锁。建议性锁要求每个相关程序在访问文件之前检查是否有锁存在，并
且尊重已有的锁。一般情况下，不建议使用建议性锁，因为无法保证每个程序都自动检查是否有锁。而强
制性锁是由内核执行的锁，当一个文件被上锁进行写入操作的时候，内核将阻止其他任何程序对该文件进
行读写操作。采用强制性锁对性能的影响较大，每次读写操作内核都检查是否有锁存在。
在 Linux 中，实现文件上锁的函数有 lockf()和 fcntl()，其中 lockf()用于对文件施加建议性锁，而 fcntl()
不仅可以施加建议性锁，还可以施加强制性锁。同时，fcntl()还能对文件的某一记录上锁，也就是记录锁。
记录锁又可分为读取锁和写入锁，其中读取锁又称为共享锁，多个同时执行的程序允许在文件的同一
部分建立读取锁。而写入锁又称为排斥锁，在任何时刻只能有一个程序在文件的某个部分上建立写入锁。
显然，在文件的同一部分不能同时建立读取锁和写入锁。
fcntl()函数具有丰富的功能，它可以对已打开的文件进行各种操作。不仅能够管理文件锁，还可以获
取和设置文件相关标志位以及复制文件描述符等

所需头文件	#include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h>
函数原型	int fcnt1（int fd, int cmd, …）；
函数传入值	fd：文件描述符
cmd	F_GETLK：检测文件锁状态; F_SETLK：设置 lock 描述的文件锁 F_SETLKW：这是 F_SETLK 的阻塞版本（命令名中的 W 表示等待（wait））在无法获取锁时，会进入睡眠状态；如果可以获取锁或者捕捉到信号则会返回
函数返回值	成功：0 - 1：出错

如果 cmd 和锁操作相关，则第三个参数的类型为 struct *flock，其定义如下

struct flcok
{
short int l_type; /* 锁定的状态*/
short int l_whence;/*决定l_start位置*/
off_t l_start; /*锁定区域的开头位置*/
off_t l_len; /*锁定区域的大小*/
pid_t l_pid; /*锁定动作的进程*/
};

在这里插入图片描述
若要加锁整个文件，可以将 l_start 设置为 0，l_whence 设置为 SEEK_SET，l_len 设置为 0。

首先给 flock 结构体赋予相应的值，接着调用两次
fcntl()函数。第一次用 F_GETLK 命令判断是否可以执行 flock 结构所描述的锁操作：若成员 l_type 的值为
F_UNLCK，表示文件当前可以执行相应锁操作；否则成员 l_type 的值表示当前已有的锁类型并且成员 l_pid
被设置为拥有当前文件锁的进程号。
第二次用 F_SETLK 或 F_SETLKW 命令设置 flock 结构所描述的锁操作，后者是前者的阻塞版本。使
用后者时，当不能执行相应上锁/解锁操作时，程序会被阻塞，直到能够操作为止。

/* lock_set.c */

#include <unistd.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int lock_set(int fd, int type)
{
	struct flock old_lock, lock;
	lock.l_whence = SEEK_SET;
	lock.l_start = 0;
	lock.l_len = 0;
	lock.l_type = type;
	lock.l_pid = -1;
	
#if 1
	/* 判断文件是否可以上锁 */
	fcntl(fd, F_GETLK, &lock);
	
	if (lock.l_type != F_UNLCK)
	{
		/* 判断文件不能上锁的原因 */
		if (lock.l_type == F_RDLCK) /* 该文件已有读取锁 */
		{
			printf("Read lock already set by %d\n", lock.l_pid);
		}
		else if (lock.l_type == F_WRLCK) /* 该文件已有写入锁 */
		{
			printf("Write lock already set by %d\n", lock.l_pid);
		}			
	}
	
	/* l_type 可能已被F_GETLK修改过 */
	lock.l_type = type;
	
	/* 根据不同的type值进行阻塞式上锁或解锁 */
	if ((fcntl(fd, F_SETLKW, &lock)) < 0)
	{
		printf("Lock failed:type = %d\n", lock.l_type);
		return 1;
	}
		
	switch(lock.l_type)
	{
		case F_RDLCK:
		{
			printf("Read lock set by %d\n", getpid());
		}
		break;
 
		case F_WRLCK:
		{
			printf("Write lock set by %d\n", getpid());
		}
		break;
 
		case F_UNLCK:
		{
			printf("Release lock by %d\n", getpid());
			return 1;
		}
		break;
 
		default:
		break;
	}/* end of switch  */
	
#endif

	return 0;
}



/* write_lock.c */
#include <unistd.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int lock_set (int fd, int type);

int main(int argc, const char *argv[])
{
	int fd;

	if((fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666)) < 0)
	{
		perror("fail to open ");
		return -1;
	}

	lock_set(fd, F_WRLCK);
	getchar();

	lock_set(fd, F_UNLCK);
	getchar();

	close(fd);

	return 0;
}

同样开启两个终端，并首先启动终端一上的程序，其运行结果如下。
1:
在这里插入图片描述
2:

Linux-文件IO_文件锁04

文件锁

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