linux低级文件编程中也讲到
多用户多任务操作系统中非常重要的一个内容就是文件锁。用户在更新文件时,期望可以使用某种机制,防止两种进程同时更新文件同一区域而造成丢失,或者防止文件内容在未更新完毕时被读取等并发引起的问题,这种机制就是文件锁。
进程在操作文件期间,可以使用文件锁,锁定文件中的敏感部分,防止其他进程越权操作该部分数据。函数fcntl提供了对文件任意区域置锁的能力,既可以锁住全部文件,又可以锁住文件的部分记录,故文件锁又成为"记录锁".
根据文件锁的访问方式,可以区分读锁和写锁两种。读锁又名共享锁,它用来防止进程读取的文件记录被更改。文件记录可以同时设置多个读锁,但当有一个读锁存在时,就不能在该记录出设置写锁。
写锁又名互斥锁,它用来保证文件更改记录时不被干扰,确保文件一致性和完整性,防止写丢失或读"脏"数据。文件记录一旦设置了写锁,就不能再设置任意锁,除非写锁接触。
文件记录在同一时刻,可以设置多个读锁,单仅能设置一个写锁,并且读、写不能不能同时存在。
当函数fntl专用于锁操作时,其原型为:
int fcntl(int fildes,int cmd,struct flock *arg);
其中,结构flock用于描述文件锁的信息,定义于"fcntl.h"中,如下表示:
1. struct flock
2. {
3. short l_type;/*锁类型,取值为F_RDLCK、F_WRLCK、或F_UNLCK之一,分别代表申请读锁、申请写锁和释放锁*/
4. short l_whence;/*锁区域开始地址的相对位置,类似于lseek中whence参数,取值是SEEK_SET SEEK_CUR SEEK_END之一,分别表示相对文件起始位置、文件当前位置、文件结束位置*/
5. long l_start;/*锁区域开始地址偏移量,同l_whence共同确定锁区域*/
6. long l_len;/*锁的长度,0表示锁至文件末*/
7. long l_pid;/*拥有锁的进程ID号*/
8. };
当函数fcntl专用于锁时,参数cmd的三种取值:
F_GETLK
F_SETLK
F_SETLKW
{文件锁最典型的应用于两个方面:一个锁定文件中的临界数据,比如并发投票时文件记录的投票数;二是利用具有互斥性质的写锁,实现进程的并发控制}
2)文件锁操作
在锁机制的使用中,最常见的操作有锁的请求、释放和测试等,这些操作代买基本类似
以下函数都是作者自己做的封装:
(1)测试锁
设计函数SeeLock,它查询文件描述符fd对应文件的锁信息,其原型为:
void SeeLock(int fd,int start,int len);
函数查询描述符fd对应文件从偏移start出开始的len字节中的锁信息
1. /*----测试所源码----lock1.c----*/
2. void SeekLock(int fd,int start,int len)
3. {
4. struct flock arg;
5. arg.l_type=F_WRLCK;
6. arg.l_whence=SEEK_SET;
7. arg.l_start=start;
8. arg.l_len=len;
9. if(fcntl(fd,F_GETLK,&arg)==-1)
10. fprintf(stderr,"See Lock failed./n");
11. else if(arg.l_type==F_UNLCK)
12. fprintf(stderr,"NO LOCK FROM %d TO %d,n",start, len);
13. else if(arg.l_type==F_WRLCK)
14. fprintf(stderr,"WRITE LOCK FROM %d TO %d ,id=%d/n",start,len,arg.l_pid);
15. else if(arg.l_type==F_RDLCK)
16. fprintf(stderr,"READ LOCK FROM %d To %d,id=%d/n",start,len,arg.l_pid);
17. }
(2)申请读锁
共享锁申请函数GetReadLock,原型为:
void GetReadLock(int fd,int start,int len);
以阻塞模式在文件描述符fd相应的文件中申请共享读锁,锁定的区域从偏移start处开始的len字节
1. /*---阻塞申请共享读锁源码---lockl.c*/
2. void GetReadLock(int fd,int start,int len)
3. {
4. struct flock arg;
5. arg.l_type=F_RDLCK;
6. arg.l_whence=SEEK_SET;
7. arg.l_start=start;
8. arg.l_len=len;
9. if(fcntl(fd,F_SETLKW,&arg)==-1)
10. fprintf(stderr,"[%d] Set Read Lock failed./n",getpid());
11. else
12. fprintf(stderr,"[%d] Set Read Lock From %d To %d",getpid(),start,len);
13. }
(3)申请写锁
void GetWriteLock(int fd,int start,int len);
1. /*---阻塞申请共享写锁源码---lockl.c*/
2. void GetReadLock(int fd,int start,int len)
3. {
4. struct flock arg;
5. arg.l_type=F_WRLCK;
6. arg.l_whence=SEEK_SET;
7. arg.l_start=start;
8. arg.l_len=len;
9. if(fcntl(fd,F_SETLKW,&arg)==-1)
10. fprintf(stderr,"[%d] Set Write Lock failed./n",getpid());
11. else
12. fprintf(stderr,"[%d] Set Write Lock From %d To %d",getpid(),start,len);
13. }
(4)释放锁
设计文件锁释放函数ReleaseLock,原型为:
void ReleaseLock(int fd,int start,int len);
1. /*---释放锁源码---lockl.c*/
2. void GetReadLock(int fd,int start,int len)
3. {
4. struct flock arg;
5. arg.l_type=F_UNLCK;
6. arg.l_whence=SEEK_SET;
7. arg.l_start=start;
8. arg.l_len=len;
9. if(fcntl(fd,F_SETLKW,&arg)==-1)
10. fprintf(stderr,"[%d] UnLock failed./n",getpid());
11. else
12. fprintf(stderr,"[%d] UnLock From %d To %d",getpid(),start,len);
13. }
以下是一个文件锁控制进程的实例,如下:
1. #include<stdio.h>
2. #include<fcntl.h>
3. void main()
4. {
5. int fd;
6. struct flock arg;
7. if((fd=open("/tmp/tlockl",O_RDWR|O_CREAT,0755))<0)
8. {
9. fprintf(stderr,"open file failed./n");
10. retrun;
11. }
12. SeeLock(fd,0,10);
13. GetReadLock(fd,0,10);/*申请读锁*/
14. SeeLock(fd,11,20);
15. GetWriteLock(fd,11,20);/*申请写锁*/
16. sleep(30);
17. ReleaseLock(fd,0,10);
18. ReleaseLock(fd,11,20);
19. }
作者“pstary”