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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，并且尊重已有的锁。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，当一个文件被上锁进行写入操作的时候，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lockf和fcntl，其中lockf用于对文件施加建议性锁，而fcntl不仅可以施加建议性锁，还可以施加强制锁。同时，fcntl还能对文件的某一记录进行上锁，也就是记录锁。

记录锁又可分为读取锁和写入锁，其中读取锁又称为共享锁，它能够使多个进程都能在文件的同一部分建立读取锁。而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上建立写入锁。当然，在文件的同一部分不能同时建立读取锁和写入锁。

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根据cmd参数的不同，fcntl函数有5种功能：

(1) 复制一个现有的描述符（cmd＝F_DUPFD）。

(2) 获得/设置文件描述符标记（cmd=F_GETFD或F_SETFD）。

(3) 获得/设置文件状态标志（cmd=F_GETFL或F_SETFL）。

(4) 获得/设置异步I/O所有权（cmd=F_GETOWN或F_SETOWN）。

(5) 获得/设置记录锁（cmd=F_GETLK、F_SETLK或F_SETLKW）。

cmd参数说明如下。

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注意：

fcntl是一个非常通用的函数，它可以改变已打开的文件的性质。fcntl有以上所述的5种功能，在本节中主要介绍第5种功能：获得/设置记录锁。

一般情况下，第三个参数总是一个整数。但是在本节说明记录锁时，第三个参数则是指向一个结构的指针flock。

这里，lock的结构如下所示：

Struct flock

{

short l_type;

off_t l_start;

short l_whence;

off_t l_len;

pid_t l_pid; “”

}

lock 结构中每个变量的取值含义如表 5‑17所示。

表5‑17 lock结构体变量取值

参 数

说 明

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

SEEK_SET：文件开头+l_start为新读写位置

SEEK_CUR：目前读写位置+l_start为新读写位置

SEEK_END：文件结尾+l_start为新读写位置

l_len

加锁区域的长度

l_pid

注意：为加锁整个文件，通常是l_start说明为0, l_whence说明为SEEK_SET, l_len说明为0

3.使用实例

程序功能：使用fcntl（）设计一个文件上锁子程序。在分别设计两个程序write_lock.c和read_lock.c调用这个上锁子程序。开多个中端同时运行这两个程序，观察结果。

程序说明：

程序代码：

/* lock_set.c */

int lock_set(int fd, int type)

{

struct flock old_lock, lock;

lock.l_whence = SEEK_SET;

lock.l_start = 0;

lock.l_len = 0;

lock.l_type = type;

lock.l_pid = -1;

/*判断文件是否可以上锁 */

fcntl(fd, F_GETLK, &lock);

if (lock.l_type != F_UNLCK)

{

/*判断文件不能上锁的原因 */

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);

}

}

/* l_type可能已被F_GETLK修改过 */

lock.l_type = type;

/*根据不同的type值进行阻塞式上锁或解锁 */

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;

}/* end of switch */

return 0;

}

下面的实例是文件写入锁的测试用例，这里首先创建一个hello文件，之后对其上写入锁，最后释放写入锁，代码如下所示：

/* write_lock.c */

#include <unistd.h>

#include <sys/file.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include "lock_set.c"

int main(void)

{

int fd;

/*首先打开文件 */

fd = open("hello",O_RDWR | O_CREAT, 0644);

if(fd < 0)

{

printf("Open file error\n");

exit(1);

}

/*给文件上写入锁 */

lock_set(fd, F_WRLCK);

getchar();

/*给文件解锁 */

lock_set(fd, F_UNLCK);

getchar();

close(fd);

exit(0);

}

接下来的程序是文件读取锁的测试用例，原理和上面的程序一样。

/* read_lock.c */

#include <unistd.h>

#include <sys/file.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.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);

}

/*给文件上读取锁 */

lock_set(fd, F_RDLCK);

getchar();

/*给文件解锁 */

lock_set(fd, F_UNLCK);

getchar();

close(fd);

exit(0);

 

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