linux文件锁学习01

unix下3中对文件加锁的函数：

     lockf:适用于freeBSD系统

     flock:适用于linux系统

     fcntl:使用标准POIX ,可移植到任何标准系统上

区别：

1.flock只能加全局锁，fcntl可以加全局锁也可以加局部锁。

2.当一个进程用flock给一个文件加锁时，用另一个进程再给这个文件加锁，它会阻塞或者也可以返回加锁失败（可以自己设置）。

3.当一个进程用fcntl给一个文件加锁时，用另一个进程去读或写文件时必须先获取加锁的信息，然后在给这个文件加锁。

3.当给一个文件加fcntl的独占锁后，再给这个文件加flock的独占锁，其会进入阻塞状态。

4.当给一个文件加flock的独占锁后，用fcntl去获取这个锁信息获取不到，再用fcntl仍然可以给文件加锁。

linux通常采用的方法是文件上锁，来避免共享资源的产生竞争状态。

                    文件锁包括建议性锁和强制性的锁。建议性的，顾名思义，相对温柔一些，在对文件进行锁操作时，会检测是否已经有锁存在，并且尊重已有的锁。在一般的情况下，内核和系统都不使用建议锁。强制性的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，内核将阻止其他进程对其进行读写操作。采取强制性的锁对性能的影响很大，每次进行读写操作都必须检查是否有锁存在。

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  #include <unistdh.>

        int lockf(fd,cmd,size)

        int fd,cmd;

        long size;

 

这个方法对只锁定文件而言是最简单的。

其中fd为文件的handle number ，

cmd 为所要使用lockf的功能指定，

size則是执行这个功能所要影响的范围大小。

    cmd 这个参数要代进什么样的数值呢？其实在unistd.h中也已经有以下的定义，使用時只要依照所需代入即可：

        #define F_ULOCK 0   /* Unlock a previously locked section */

        #define F_LOCK  1   /* lock a section for exclusive use */

        #define F_TLOCK 2   /* test and lock a section(non-blocking) */

        #define F_TEST  3   /* test section for other process' locks */

    其中F_TEST并没有lock的功能，其主要目的只是在测试文件是否正被其它 process

锁住而已，当已经被锁住时，lockf 返回-1，否則返回0 ；

而F_LOCK和F_TLOCK 的功能也是将文件锁住，不同之处在于如果这个文件原先已被其它process 锁上时，F_LOCK会block 住，并等候此文件直至被解除锁定为止，至于F_TLOCK 则并不会将自己 block

住，而会马上返回-1，至于F_TLOCK 等不等于下列程序呢？

        while (lockf(fd,F_TEST,0L)==-1) {}

        lockf(fd,F_LOCK,0L);

    结果当然是不等于了！因为这就必须考虑到critical section等问题了！当然，对于一个单纯的系统而言，F_LOCK便可以达到目的，但对于大系统而言，由于许多难以预测的因素，如果某process 沒有把文件unlock，则使用F_LOCK便将因为等不到文件可以上锁而使整个系统陷入starvation，這是程序审计者必需先考虑清楚的风险！

 

    那么lockf 的最后一个参数size又要如何使用呢？其实size的值指的就是从文件目前的读取位置开始，要往前或往后多少位置做lock或unlock的动作，而假若是要对整个文件做lock或unlock的话，则并不需要特別去量测size大小，只要直接输入0 即可，lockf 便会知道所要影响的范围为整个文件了！

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flock主要三种操作类型：

     LOCK_SH，共享锁，多个进程可以使用同一把锁，常被用作读共享锁；

     LOCK_EX，排他锁，同时只允许一个进程使用，常被用作写锁；

     LOCK_UN，释放锁；

进程使用flock尝试锁文件时，如果文件已经被其他进程锁住，进程会被阻塞直到锁被释放掉，或者在调用flock的时候，采用LOCK_NB参数，在尝试锁住该文件的时候，发现已经被其他服务锁住，会返回错误，errno错误码为EWOULDBLOCK。即提供两种工作模式：阻塞与非阻塞类型。

服务会阻塞等待直到锁被释放：

flock(lockfd,LOCK_EX)

服务会返回错误发现文件已经被锁住时：

ret  = flock(lockfd,LOCK_EX|LOCK_NB)

同时ret = -1, errno = EWOULDBLOCK 

flock锁的释放非常具有特色，即可调用LOCK_UN参数来释放文件锁，也可以通过关闭fd的方式来释放文件锁（flock的第一个参数是fd），意味着flock会随着进程的关闭而被自动释放掉。同时由于damon进程生成时会继承fd。故此方法有一定的局限性。

    #define FILE_NAME "/tmp/filelock"      #include <stdio.h>      #include <unistd.h>      #include <sys/file.h>      int main(int argc , char *agvv[])      {          int fd;          fd = open(FILE_NAME,O_CREAT|O_RDWR,0666);          if( fd == -1)              return -1;          int ret = flock(fd,LOCK_EX|LOCK_NB);          if(ret == 0)          {              printf("first run!\n");              sleep(10);          }else{              printf("already run!\n");          }                return 0;      }

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二.fcntl()函数格式

所需头文件：

#include<sys/types.h>,

#include<unistd.h>,

include<fcntl.h>

函数原型：

int fcntl(int fd , int cmd);
int fcntl(int fd,int cmd,long arg);
int fcntl(int fd,int cmd,struct flock * lock);

函数参数：

fd：文件描述符

cmd：

 F_DUPFD：复制文件描述符
 F_GETFD：获得fd的close-on-exec标志，若标志未设置，则文件经过exec函数之后仍保持打开状态。
 F_SETFD：设置close-on-exec标志，该标志以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。
 F_GETFL：得到open设置的标志
 F_SETFL：改变open设置的标志
 F_GETFK：根据lock描述，决定是否上文件锁
 F_SETFK：设置lock描述的文件锁
 F_SETLKW：这是F_SETLK的阻塞版本（命令名中的W表示等待（wait））。如果存在其它锁，则调用进程睡眠；如果捕捉到信号则睡眠中断
 F_GETOWN：检索将收到SIGIO和SIGURG信号的进程号或进程组号
 F_SETOWN：设置进程号或进程组号

lock:结构为flock，记录锁的具体状态

struct flock
{
   short l_type;
   off_t l_start;
   short l_whence;
   off_t l_len;
   pid_t l_pid;
}

Lock结构变量取值：

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:相对位移量的起点（同lseek的whence）：
        SEEK_SET：当前位置为文件开头，新位置为偏移量的大小
        SEEK_CUR：当前位置为文件指针位置，新位置为当前位置加上偏移量
        SEEK_END：当前位置为文件的结尾，新位置为文件的大小加上偏移量大小
l_len：加锁区域长度

l_pid是加锁进程的进程id,l_pid不需要指定

返回值 成功返回依赖于cmd的值，若有错误则返回-1，错误原因存于errno.

小技巧：为了锁定整个文件，通常的做法是将l_start设置为0，l_whence设置为SEEK_SET,l_len设置为0
二.fcntl()函数使用实例

/*************************************************************************   文件名：flock.c*   文件描述：使用文件锁检测进程中是否唯一实例*原  理:每次进程启动的时候，对文件获取文件锁，下一次检测文件锁是否获取到，得不到就直接退出*创建人： SJW, 2015年10月08日*   版本号：1.0*   修改记录：************************************************************************/#define FILE_NAME "/tmp/filelock"  #include <stdio.h>  #include <unistd.h>  #include <sys/file.h>  /*================================================================ * 函    数 ：is_single_f * 参    数1：需要存储文件锁的位置 * 功能描述:对指定位置文件获取文件锁，使用的是建议锁，锁定的是全部文件 * 返 回 值：成功0，失败-1 * 抛出异常： ================================================================*/int is_single_f(char * process_name){int fd;      fd = open(process_name,O_CREAT|O_RDWR,0666);      if( fd == -1)          return -1;      int ret = flock(fd,LOCK_EX|LOCK_NB);      if(ret == 0)      {          printf("first run!\n");          sleep(10);        return 0;      }else{          printf("already run!\n");         return -1;     } return 0;}/*================================================================ * 函    数 ：Lockfile * 参    数1：需要存储文件锁的位置 * 功能描述:对指定位置文件获取文件锁，使用的是建议锁，锁定的是指定位置字符串 * 返 回 值：成功0，失败-1 * 抛出异常： ================================================================*/int Lockfile(char * process_name)  {      int fd;      fd = open(FILE_NAME,O_CREAT|O_RDWR,0666);      if( fd == -1)          return -1;          struct flock    stLock;        stLock.l_type = F_WRLCK;        /* F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */      stLock.l_start = 0;    /* byte offset, relative to l_whence */      stLock.l_whence = SEEK_SET;    /* SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */      stLock.l_len = 0;        /* #bytes (0 means to EOF) */         int ret = (fcntl(fd, F_SETLK, &stLock));    if(ret == 0)      {          printf("first run!\n");          sleep(10);        return 0;      }else    {          printf("already run!\n");         return -1;     }   }  int main(int argc , char *agvv[])  {       //if(!is_single_f(FILE_NAME))     if(!Lockfile(FILE_NAME))     printf("\nsingle ok !\n");     else     printf("\ndoule and quit !\n");      return 0;  }  

测试结果:

进程1:

[root@localhost 20151008]# ./flockfirst run!single ok !

进程2:

[root@localhost 20151008]# ./flockalready run!doule and quit !