linux文件锁详解(设计文件很底层的操作)

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. }  

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