Linux 系统编程--fcntl()读写锁实例

在多进程对同一个文件进行读写访问时，为了保证数据的完整性，有事需要对文件进行锁定。可以通过fcntl()函数对文件进行锁定和解锁。

1. fcntl

1.1 功能描述：根据文件描述词来操作文件的特性。

1.2 用法：

int fcntl(int fd, int cmd); int fcntl(int fd, int cmd, long arg); int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock); fd：文件描述词。 cmd：操作命令。 arg：供命令使用的参数，是否需要arg参数跟cmd命令有关。 lock：锁信息。

2. 读写锁实例

新建两个文件，源码如下2.1、2.2所示。

2.1 给文件加读锁

#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>int main(int argc, const char * argv [ ]){    int fd = open("test.c", O_RDONLY);    if (fd == -1)    {        perror("open failed:");        return -1;    }    struct stat sta;    fstat(fd,&sta);    struct flock lock;       lock.l_len = sta.st_size;    lock.l_pid = getpid();    lock.l_start = 0;    lock.l_type = F_RDLCK;    lock.l_whence = SEEK_SET;    printf("进程pid: %d\n",lock.l_pid);    if(fcntl(fd,F_SETLK,&lock) == -1)    {        perror("fcntl fail ");        return -1;    }    else    {        printf("add read lock success!\n");    }    sleep(10);    close(fd);    return 0;    }

2.2 给文件加写锁

#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>int main(int argc, const char * argv [ ]){    int fd = open("test.c", O_WRONLY);    if (fd == -1)    {        perror("open failed:");        return -1;    }    struct stat sta;    fstat(fd,&sta);    struct flock lock;       lock.l_len = sta.st_size;    lock.l_pid = getpid();    lock.l_start = 0;    lock.l_type = F_WRLCK;    lock.l_whence = SEEK_SET;    printf("进程pid: %d\n",lock.l_pid);    while(fcntl(fd,F_SETLK,&lock) == -1 )    {        perror("fcntl:");        sleep(1);        struct flock lock_1;        lock_1 = lock;        lock_1.l_type = F_WRLCK;  //        fcntl(fd,F_GETLK,&lock_1);//获取文件锁状态，及加锁（lock_1.l_type）能否成功        switch(lock_1.l_type)        {            case F_RDLCK:                printf("检测到读锁 pid = %d \n",lock_1.l_pid);                break;            case F_WRLCK:                printf("检测到写锁 pid = %d \n",lock_1.l_pid);                break;            case F_UNLCK:                printf("检测到已解锁.pid = %d \n",lock_1.l_pid);        }    }    printf("写锁设置成功\n");    getchar();    close(fd);    return 0;    }/*注意：1、fcntl(fd,F_GETLK,&lock_1)中的lock_1必须进行初始化，并且lock_1.l_type必须设置为相应的锁，才能确定能否加锁成功，及不成功的原因。2、GETLK时，fcntl先检测有没有能阻止本次加锁的锁，如果有，则覆盖flock结构体（lock_1）的信息。如果没有，则置lock_1.l_type 的类型为F_UNLCK。*/

对于写锁（F_WRLCK 独占锁），只有一个进程可以在文件的任一特定区域上享有独占锁。
对于读锁(F_RDLCK 共享锁)，许多不同的进程可以同时拥有文件上同一区域上的共享锁。为了拥有共享锁，文件必须以读或者读/写的方式打开。只要任一进程拥有共享锁，那么其他进程就无法再获得独占锁。

分别编译执行：

3. 先执行读锁，再执行写锁。结果如下：

liu@ubuntu:~/learn/lrn_linux$ ./readlock.out 进程pid: 16458add read lock success!

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liu@ubuntu:~/learn/lrn_linux$ ./writelock.out 进程pid: 16459fcntl:: Resource temporarily unavailable检测到读锁 pid = 16458 fcntl:: Resource temporarily unavailable检测到读锁 pid = 16458 fcntl:: Resource temporarily unavailable检测到读锁 pid = 16458 fcntl:: Resource temporarily unavailable检测到读锁 pid = 16458 fcntl:: Resource temporarily unavailable检测到读锁 pid = 16458 fcntl:: Resource temporarily unavailable检测到读锁 pid = 16458 fcntl:: Resource temporarily unavailable检测到读锁 pid = 16458 fcntl:: Resource temporarily unavailable检测到已解锁.pid = 16459 写锁设置成功

可以看出，当文件被读锁占用时，无法添加写锁（独占锁）

4. 先运行写锁，再运行读锁的话，结果如下：

liu@ubuntu:~/learn/lrn_linux$ ./writelock.out 进程pid: 16349写锁设置成功

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liu@ubuntu:~/learn/lrn_linux$ ./readlock.out 进程pid: 16350fcntl fail : Resource temporarily unavailable

所以，加锁是成功的。