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. } 
(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”