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文件锁 fcntl()——File locks

2017年12月15日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2488字 ⁄ 字号 评论关闭

 一.fcntl()函数说明:
当多个用户共同使用、操作一个文件的情况下,这时,Linux通常采用的方法是给文件上锁,来避免共享的资源产生竞争的状态。
文件锁包括建议性锁和强制性锁。建议性锁要求每个上锁文件的进程都要检查是否有锁存在,并且尊重己有的锁。在一般情况下,内核和系统都不使用建议性锁。强制性锁是由内核执行的锁,当文件上锁进行写入操作时,内核将阻止其他任何文件对其进行读写操作。采用强制性锁对性能的影响很大,每次读写操作都必须检查是否有锁存在。
在Linux中,实现文件上锁的函数有flock()和fcntl(),其中flock()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,还能对文件的某一记录进行上锁,也就是记录锁。
记录锁又分为读取锁和写入锁。读取锁又称共享锁,能使多个进程都在文件的同一部分建立读取锁。写入锁又称为排斥锁,在任何时刻只能有一个进程在文件的某个部分建立写入锁。在文件的同一部分不能同时建立读取锁和写入锁。
二.fcntl()函数格式
所需头文件:#include<sys/types.h>,#include<unistd.h>,include<fcntl.h>
函数原型:int fcntl(int fd,cmd,struct flock *lock)
函数参数:
fd:文件描述符
cmd:
 F_DUPFD:复制文件描述符
 F_GETFD:获得fd的close-on-exec标志,若标志未设置,则文件经过exec函数之后仍保持打开状态。
 F_SETFD:设置close-on-exec标志,该标志以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。
 F_GETFL:得到open设置的标志
 F_SETFL:改变open设置的标志
 F_GETFK:根据lock描述,决定是否上文件锁
 F_SETFK: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))。如果存在其它锁,则调用进程睡眠;如果捕捉到信号则睡眠中断
 F_GETOWN:检索将收到SIGIO和SIGURG信号的进程号或进程组号
 F_SETOWN:设置进程号或进程组号
lock: 结构为flock,记录锁的具体状态
struct flock
{
   short l_type;
   off_t l_start;
   short l_whence;
   off_t l_len;
   pid_t l_pid;
}
Lock结构变量取值:
l_type:F_RDLCK:读取锁(共享锁)
        F_WRLCK:写入锁(排斥锁)
        F_UNLCK:解锁
l_start:相对位移量(字节)
l_whence:相对位移量的起点(同lseek的whence):
         SEEK_SET:当前位置为文件开头,新位置为偏移量的大小
         SEEK_CUR:当前位置为文件指针位置,新位置为当前位置加上偏移量
         SEEK_END:当前位置为文件的结尾,新位置为文件的大小加上偏移量大小
l_len:加锁区域长度
小技巧:为了锁定整个文件,通常的做法是将l_start设置为0,l_whence设置为SEEK_SET,l_len设置为0
二.fcntl()函数使用实例
 
int lock_set(int fd,int type)
{
  struct flock lock;
  lock.l_type=type;
  lock.l_start=0;
  lock.l_whence=SEEK_SET;
  lock.l_len=0;
  lock.l_pid=-1;

  fcntl(fd,F_GETLK,&lock);
  if(lock.l_type!=F_UNLCK)
  {
   
    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);
    }
  }
 
  lock.l_type=type;
 
  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;
  }
  return 0;
}
 

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/file.h>
#include "lock_set.c"
int main(void)
{
  int fd;
 
  fd=open("hello",O_RDWR|O_CREAT,0644);
  if(fd<0)
  {
    printf("Open file error!!\n");
    exit(1);
  }
 
  lock_set(fd,F_WRLCK);
  getchar();
 
  lock_set(fd,F_UNLCK);
  getchar();
  close(fd);
  exit(0);
}
 

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