fcntl系统调用

今天在看《Linux设备驱动程序（第3版）》碰到了fcntl系统调用，以前没接触过。在网上查到了这份资料，转载自 企鹅乐园_雅虎群组。
【fcntl系统调用】   
    
功能描述：根据文件描述词来操作文件的特性。 
  
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); 
  
  
参数：   
fd：文件描述词。 
cmd：操作命令。 
arg：供命令使用的参数。 
lock：同上。 
  
有以下操作命令可供使用 


一.  F_DUPFD ：复制文件描述词 。 


二.  FD_CLOEXEC ：设置close-on-exec标志。如果FD_CLOEXEC位是0，执行execve的过程中，文件保持打开。反之则关闭。 


三.   F_GETFD ：读取文件描述词标志。 


四.   F_SETFD ：设置文件描述词标志。 


五.  F_GETFL ：读取文件状态标志。 


六.   F_SETFL ：设置文件状态标志。
其中O_RDONLY， O_WRONLY， O_RDWR， O_CREAT，  O_EXCL， O_NOCTTY 和 O_TRUNC不受影响，
可以更改的标志有 O_APPEND，O_ASYNC， O_DIRECT， O_NOATIME 和 O_NONBLOCK。 


七.  F_GETLK, F_SETLK 和 F_SETLKW ：获取，释放或测试记录锁，使用到的参数是以下结构体指针：
F_SETLK：在指定的字节范围获取锁（F_RDLCK, F_WRLCK）或者释放锁（F_UNLCK）。如果与另一个进程的锁操作发生冲突，返回 -1并将errno设置为EACCES或EAGAIN。 
         
F_SETLKW：行为如同F_SETLK，除了不能获取锁时会睡眠等待外。如果在等待的过程中接收到信号，会立即返回并将errno置为EINTR。 


F_GETLK：获取文件锁信息。 


F_UNLCK：释放文件锁。 
    
为了设置读锁，文件必须以读的方式打开。为了设置写锁，文件必须以写的方式打开。为了设置读写锁，文件必须以读写的方式打开。 


八. 信号管理 
F_GETOWN, F_SETOWN, F_GETSIG 和 F_SETSIG 被用于IO可获取的信号。 


F_GETOWN：获取当前在文件描述词 fd上接收到SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。 


F_SETOWN：设置将要在文件描述词fd上接收SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。 


F_GETSIG：获取标识输入输出可进行的信号。 


F_SETSIG：设置标识输入输出可进行的信号。 


使用以上命令，大部分时间程序无须使用select()或poll()即可实现完整的异步I/O。 


九. 租约（ Leases） 
F_SETLEASE 和 F_GETLEASE 被用于当前进程在文件上的租约。文件租约提供当一个进程试图打开或折断文件内容时，拥有文件租约的进程将会被通告的机制。 


F_SETLEASE：根据以下符号值设置或者删除文件租约 


1.F_RDLCK设置读租约，当文件由另一个进程以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。 
2.F_WRLCK设置写租约，当文件由另一个进程以读或以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。 
3.F_UNLCK删除文件租约。 


F_GETLEASE：获取租约类型。 


十.文件或目录改变通告 
（linux 2.4以上）当fd索引的目录或目录中所包含的某一文件发生变化时，将会向进程发出通告。arg参数指定的通告事件有以下，两个或多个值可以通过或运算组合。 
1.DN_ACCESS 文件被访问 (read, pread, readv) 
2.DN_MODIFY 文件被修改(write, pwrite,writev, truncate, ftruncate) 
3.DN_CREATE 文件被建立(open, creat, mknod, mkdir, link, symlink, rename) 
4.DN_DELETE 文件被删除(unlink, rmdir) 
5.DN_RENAME 文件被重命名(rename) 
6.DN_ATTRIB 文件属性被改变(chown, chmod, utime[s]) 


返回说明：   
成功执行时，对于不同的操作，有不同的返回值 
F_DUPFD： 新文件描述词 
F_GETFD：  标志值 
F_GETFL：  标志值 
F_GETOWN： 文件描述词属主 
F_GETSIG： 读写变得可行时将要发送的通告信号，或者0对于传统的SIGIO行为 


对于其它命令返回0。 


失败返回-1，errno被设为以下的某个值   
EACCES/EAGAIN: 操作不被允许，尚未可行 
EBADF: 文件描述词无效 
EDEADLK: 探测到可能会发生死锁 
EFAULT: 锁操作发生在可访问的地址空间外 
EINTR: 操作被信号中断 
EINVAL： 参数无效 
EMFILE: 进程已超出文件的最大可使用范围 
ENOLCK: 锁已被用尽 
EPERM:权能不允许
struct flock {
             short l_type; /* 锁类型： F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
             short l_whence; /* l_start字段参照点： SEEK_SET(文件头), SEEK_CUR(文件当前位置), SEEK_END(文件尾) */
             off_t l_start; /* 相对于l_whence字段的偏移量 */
             off_t l_len; /* 需要锁定的长度 */
             pid_t l_pid; /* 当前获得文件锁的进程标识（F_GETLK） */
};


linux文件设备与I/O：fcntl函数
2009年05月07日 星期四 14:24
可以用fcntl 函数改变一个已打开的文件的属性,可以重新设置读、写、追加、非阻塞等标志(这些标志称为File StatusFlag),而不必重新open 文件。
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);


这个函数和open 一样,也是用可变参数实现的,可变参数的类型和个数取决于前面的cmd 参数。


针对第2个参数，int cmd fcntl函数有五种功能:
• 复制一个现存的描述符(cmd=F_DUPFD)    。
• 获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD)   。
• 获得/设置文件状态标志(cmd=F_GETFL或F_SETFL) 。
• 获得/设置异步I/O有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN) 。
• 获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW)。


我们将涉及与进程表项中各文件描述符相关联的文件描述符标志, 以及每个文件表项中的文件状态标志,


一～复制文件描述符
• F_DUPFD 复制文件描述符filedes,新文件描述符作为函数值返回。它是尚未打开的各
描述符中大于或等于第三个参数值(取为整型值)中各值的最小值。新描述符与 filedes 共享同
一文件表项。但是,新描述符有它自己的一套文件描述符标志,其 F D _ C L O E X E C
文件描述符标志则被清除。
• F_GETFD 对应于filedes 的文件描述符标志作为函数值返回。当前只定义了一个文件描
述符标志FD_CLOEXEC。
• F_SETFD 对于filedes 设置文件描述符标志。新标志值按第三个参数 (取为整型值)设置。
应当了解很多现存的涉及文件描述符标志的程序并不使用常数 F D _ C L O E X E C,而是将此
标志设置为0(系统默认,在exec时不关闭)或1(在exec时关闭)。


二～文件描述符号，套接口 属性相关
• F_GETFL 对应于filedes 的文件状态标志作为函数值返回。在说明 open函数时,已说明
了文件状态标志   不幸的是,三个存取方式标志 (O_RDONLY,O_WRONLY,以及O_RDWR)并不各占1位。(正
如前述,这三种标志的值各是 0、1和2,由于历史原因。这三种值互斥 — 一个文件只能有这
三种值之一。 )因此首先必须用屏蔽字 O_ACCMODE相与 取得存取方式位,然后将结果与这三种值
相比较。
• F_SETFL 将文件状态标志设置为第三个参数的值 (取为整型值)。 可以更改的几个标志是:
O_APPEND,O_NONBLOCK,O_SYNC和O_ASYNC。


fcntl的文件状态标志共有7个，O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR，O_APPEND,O_NONBLOCK,O_SYNC和O_ASYNC




三～信号驱动I/O , 带外数据，设置套接口接受信号的属主
SIGIO，跟信号驱动I/O有关
SIGURG， 和接受带外数据有关
• F_GETOWN 取当前接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID或进程组ID。12.6.2节将论述这
两种4.3+BSD异步I/O信号。
• F_SETOWN 设置接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID或进程组ID。正的arg指定一个进
程ID,负的arg表示等于arg绝对值的一个进程组ID。






下面的例子使用F_GETFL和F_SETFL这两种fcntl 命令改变STDIN_FILENO的属性,上O_NONBLOCK 选项,实现非阻塞读终端的功能。


用fcntl改变File Status Flag
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define MSG_TRY "try again\n"
int main(void)
{
char buf[10];
int n;
int flags;
flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
flags |= O_NONBLOCK;
if (fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) == -1)
{
perror("fcntl");
exit(1);
}
tryagain:
n = read(STDIN_FILENO, buf, 10);
if (n < 0) 
{
if (errno == EAGAIN)
{
sleep(1);
write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY,strlen(MSG_TRY));
goto tryagain;
}
perror("read stdin");
exit(1);
}
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
return 0;
}