文件IO操作之文件锁fcntl()函数

linux是多用户的操作系统，在实际的应用中不可避免的会出现多个用户（或是多个进程）共同使用、操作一个文件的情况，这时，linux通常采用的方法是给文件上锁，来避免共享的资源产生竞争的状态。

文件锁 — 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，并尊重已有的锁。
—-强制性锁：由内核执行的锁，当一个文件被上锁进行写入的时候，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影响很大，每次读写操作都必须检查是否有锁存在。

linux中实现上锁的函数lockf() — 施加建议性锁
fcntl() — 施加建议性锁，或是强制锁，或是对文件某一记录上锁（记录锁）

记录锁 —- 读取锁（共享锁）：能够使多个进程都能在文件的同一部分建立读取锁
—- 写入锁（排斥锁）：在任何时候只能有一个进程在文件的某个部分建立写入锁。
在文件的同一部分不能同时建立读取锁和写入锁。

fcntl()函数：

struct flock 结构体

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

如果要加锁整个文件，通常的方法是将l_start 设置为0，l_whence 设置为SEEK_SET,l_len设置为0.
设置文件锁部分代码lock_set.c：每次设置前都要查询文件是否已被上锁

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;    /*file is locked?*/    fcntl(fd,F_GETLK,&lock);    if(lock.l_type != F_UNLCK)        {            /*why cannot lock the file?*/            if(lock.l_type == F_RDLCK)//have a rd lock                {                    printf("Read lock already set by %d\n",lock.l_pid);                }            else if(lock.l_type == F_WRLCK)//have a wr lock                {                    pritnf("write lock already set by %d\n",lock.l_pid);                }        }    /*l_type may have been modified by F_GETLCK*/    lock.l_type = type;    if(fcntl(fd,F_SETLKW,&lock)<0)        {            printf("Lock failed:type=%d\n",lock.l_type);            return 1;        }

上写入锁：

#include "lock_set.c"int main(){    int fd;    /*open file*/    fd = open("hello",O_RDWR|O_CREAT,0644);    if(fd<0)        {            printf("Open file error\n")            exit(1);        }    /*lock the file*/    lock_set(fd, F_WRLCK);    getchar();    /*release the file*/    lock_set(fd, F_UNLCK);    getchar();    close(fd);    exit(0);}

在两个终端中运行write_lock,
终端1：
root@jwx-merit:/home/jwx/work/fileLock# ./write_lock
Wrtie lock set by 4823

Release lock by 4823

终端2：
root@jwx-merit:/home/jwx/work/fileLock# ./write_lock
write lock already set by 4823
Wrtie lock set by 4959

Release lock by 4959
由此可见，同一时刻只能有一个写入锁存在。

上读取锁；

#include "lock_set.c"int main(){    int fd;    /*open file*/    fd = open("hello",O_RDWR|O_CREAT,0644);    if(fd<0)        {            printf("Open file error\n")            exit(1);        }    /*lock the file*/    lock_set(fd, F_RDLCK);    getchar();    /*release the file*/    lock_set(fd, F_UNLCK);    getchar();    close(fd);    exit(0);}

在两个终端运行读取锁，
终端1：
root@jwx-merit:/home/jwx/work/fileLock# ./read_lock
Read lock set by 4965

Release lock by 4965
终端2：
root@jwx-merit:/home/jwx/work/fileLock# ./read_lock
Read lock set by 4968

Release lock by 4968
可见，读取锁可以同时被4965 和 4968 两个进程设置。