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這三個(gè)函數(shù)的作用都是給文件加鎖，那它們有什么區(qū)別呢？首先f(wàn)lock和fcntl是系統(tǒng)調(diào)用，而lockf是庫(kù)函數(shù)。lockf實(shí)際上是fcntl的封裝，所以lockf和fcntl的底層實(shí)現(xiàn)是一樣的，對(duì)文件加鎖的效果也是一樣的。后面分析不同點(diǎn)時(shí)大多數(shù)情況是將fcntl和lockf放在一起的。下面首先看每個(gè)函數(shù)的使用，從使用的方式和效果來(lái)看各個(gè)函數(shù)的區(qū)別
1.flock
函數(shù)原型
intflock(intfd,intoperation);//Applyorremoveanadvisorylockontheopenfilespecifiedbyfd，只是建議性鎖
其中fd是系統(tǒng)調(diào)用open返回的文件描述符，operation的選項(xiàng)有：
LOCK_SH：共享鎖
LOCK_EX：排他鎖或者獨(dú)占鎖
LOCK_UN:解鎖。
LOCK_NB：非阻塞（與以上三種操作一起使用）
關(guān)于flock函數(shù)，首先要知道flock函數(shù)只能對(duì)整個(gè)文件上鎖，而不能對(duì)文件的某一部分上鎖，這是于fcntl/lockf的第一個(gè)重要區(qū)別，后者可以對(duì)文件的某個(gè)區(qū)域上鎖。其次，flock只能產(chǎn)生勸告性鎖。我們知道，linux存在強(qiáng)制鎖（mandatorylock）和勸告鎖（advisorylock）。所謂強(qiáng)制鎖，比較好理解，就是你家大門上的那把鎖，最要命的是只有一把鑰匙，只有一個(gè)進(jìn)程可以操作。所謂勸告鎖，本質(zhì)是一種協(xié)議，你訪問(wèn)文件前，先檢查鎖，這時(shí)候鎖才其作用，如果你不那么kind，不管三七二十一，就要讀寫，那么勸告鎖沒(méi)有任何的作用。而遵守協(xié)議，讀寫前先檢查鎖的那些進(jìn)程，叫做合作進(jìn)程。再次，flock和fcntl/lockf的區(qū)別主要在fork和dup。
(1)flock創(chuàng)建的鎖是和文件打開(kāi)表項(xiàng)（structfile）相關(guān)聯(lián)的，而不是fd。這就意味著復(fù)制文件fd（通過(guò)fork或者dup）后，那么通過(guò)這兩個(gè)fd都可以操作這把鎖（例如通過(guò)一個(gè)fd加鎖，通過(guò)另一個(gè)fd可以釋放鎖），也就是說(shuō)子進(jìn)程繼承父進(jìn)程的鎖。但是上鎖過(guò)程中關(guān)閉其中一個(gè)fd，鎖并不會(huì)釋放（因?yàn)閒ile結(jié)構(gòu)并沒(méi)有釋放），只有關(guān)閉所有復(fù)制出的fd，鎖才會(huì)釋放。測(cè)試程序入程序一。
程序一
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#include
#include
#include
#include
int main (int argc, char ** argv)
{
int ret;
int fd1 = open("./tmp.txt",O_RDWR);
int fd2 = dup(fd1);
printf("fd1: %d, fd2: %d\n", fd1, fd2);
ret = flock(fd1,LOCK_EX);
printf("get lock1, ret: %d\n", ret);
ret = flock(fd2,LOCK_EX);
printf("get lock2, ret: %d\n", ret);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果如圖，對(duì)fd1上鎖，并不影響程序通過(guò)fd2上鎖。對(duì)于父子進(jìn)程，參考程序二。
程序二
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#include
#include
#include
#include
int main (int argc, char ** argv)
{
int ret;
int pid;
int fd = open("./tmp.txt",O_RDWR);
if ((pid = fork()) == 0){
ret = flock(fd,LOCK_EX);
printf("chile get lock, fd: %d, ret: %d\n",fd, ret);
sleep(10);
printf("chile exit\n");
exit(0);
}
ret = flock(fd,LOCK_EX);
printf("parent get lock, fd: %d, ret: %d\n", fd, ret);
printf("parent exit\n");
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果如圖，子進(jìn)程持有鎖，并不影響父進(jìn)程通過(guò)相同的fd獲取鎖，反之亦然。
(2)使用open兩次打開(kāi)同一個(gè)文件，得到的兩個(gè)fd是獨(dú)立的（因?yàn)榈讓訉?duì)應(yīng)兩個(gè)file對(duì)象），通過(guò)其中一個(gè)加鎖，通過(guò)另一個(gè)無(wú)法解鎖，并且在前一個(gè)解鎖前也無(wú)法上鎖。測(cè)試程序如程序三：
程序三
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#include
#include
#include
#include
int main (int argc, char ** argv)
{
int ret;
int fd1 = open("./tmp.txt",O_RDWR);
int fd2 = open("./tmp.txt",O_RDWR);
printf("fd1: %d, fd2: %d\n", fd1, fd2);
ret = flock(fd1,LOCK_EX);
printf("get lock1, ret: %d\n", ret);
ret = flock(fd2,LOCK_EX);
printf("get lock2, ret: %d\n", ret);
return 0;
}
結(jié)果如圖，通過(guò)fd1獲取鎖后，無(wú)法再通過(guò)fd2獲取鎖。
(3)使用exec后，文件鎖的狀態(tài)不變。
(4)flock不能再NFS文件系統(tǒng)上使用，如果要在NFS使用文件鎖，請(qǐng)使用fcntl。
(5)flock鎖可遞歸，即通過(guò)dup或者或者fork產(chǎn)生的兩個(gè)fd，都可以加鎖而不會(huì)產(chǎn)生死鎖。
2.lockf與fcntl
函數(shù)原型
#include
intlockf(intfd,intcmd,off_tlen);
fd為通過(guò)open返回的打開(kāi)文件描述符。
cmd的取值為：
F_LOCK：給文件互斥加鎖，若文件以被加鎖，則會(huì)一直阻塞到鎖被釋放。
F_TLOCK：同F(xiàn)_LOCK，但若文件已被加鎖，不會(huì)阻塞，而回返回錯(cuò)誤。
F_ULOCK：解鎖。
F_TEST：測(cè)試文件是否被上鎖，若文件沒(méi)被上鎖則返回0，否則返回-1。
len：為從文件當(dāng)前位置的起始要鎖住的長(zhǎng)度。
通過(guò)函數(shù)參數(shù)的功能，可以看出lockf只支持排他鎖，不支持共享鎖。
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#include
#include
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
struct flock {
...
short l_type;/* Type of lock: F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
short l_whence; /* How to interpret l_start: SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
off_t l_start;?? /* Starting offset for lock */
off_t l_len;???? /* Number of bytes to lock */
pid_t l_pid; /* PID of process blocking our lock (F_GETLK only) */
...????????
};
文件記錄加鎖相關(guān)的cmd分三種：
F_SETLK：申請(qǐng)鎖（讀鎖F_RDLCK，寫鎖F_WRLCK）或者釋放所（F_UNLCK），但是如果kernel無(wú)法將鎖授予本進(jìn)程（被其他進(jìn)程搶了先，占了鎖），不傻等，返回error。
F_SETLKW：和F_SETLK幾乎一樣，唯一的區(qū)別，這廝是個(gè)死心眼的主兒，申請(qǐng)不到，就傻等。
F_GETLK：這個(gè)接口是獲取鎖的相關(guān)信息：這個(gè)接口會(huì)修改我們傳入的structflock。
通過(guò)函數(shù)參數(shù)功能可以看出fcntl是功能最強(qiáng)大的，它既支持共享鎖又支持排他鎖，即可以鎖住整個(gè)文件，又能只鎖文件的某一部分。
下面看fcntl/lockf的特性：
(1)上鎖可遞歸，如果一個(gè)進(jìn)程對(duì)一個(gè)文件區(qū)間已經(jīng)有一把鎖，后來(lái)進(jìn)程又企圖在同一區(qū)間再加一把鎖，則新鎖將替換老鎖。
(2)加讀鎖（共享鎖）文件必須是讀打開(kāi)的，加寫鎖（排他鎖）文件必須是寫打開(kāi)。
(3)進(jìn)程不能使用F_GETLK命令來(lái)測(cè)試它自己是否再文件的某一部分持有一把鎖。F_GETLK命令定義說(shuō)明，返回信息指示是否現(xiàn)存的鎖阻止調(diào)用進(jìn)程設(shè)置它自己的鎖。因?yàn)椋現(xiàn)_SETLK和F_SETLKW命令總是替換進(jìn)程的現(xiàn)有鎖，所以調(diào)用進(jìn)程絕不會(huì)阻塞再自己持有的鎖上，于是F_GETLK命令絕不會(huì)報(bào)告調(diào)用進(jìn)程自己持有的鎖。
(4)進(jìn)程終止時(shí)，他所建立的所有文件鎖都會(huì)被釋放，隊(duì)醫(yī)flock也是一樣的。
(5)任何時(shí)候關(guān)閉一個(gè)描述符時(shí)，則該進(jìn)程通過(guò)這一描述符可以引用的文件上的任何一把鎖都被釋放（這些鎖都是該進(jìn)程設(shè)置的），這一點(diǎn)與flock不同。如：
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fd1 = open(pathname, …);
lockf(fd1, F_LOCK, 0);
fd2 = dup(fd1);
close(fd2);
則在close(fd2)后，再fd1上設(shè)置的鎖會(huì)被釋放，如果將dup換為open，以打開(kāi)另一描述符上的同一文件，則效果也一樣。
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fd1 = open(pathname, …);
lockf(fd1, F_LOCK, 0);
fd2 = open(pathname, …);
close(fd2);
(6)由fork產(chǎn)生的子進(jìn)程不繼承父進(jìn)程所設(shè)置的鎖，這點(diǎn)與flock也不同。
(7)在執(zhí)行exec后，新程序可以繼承原程序的鎖，這點(diǎn)和flock是相同的。（如果對(duì)fd設(shè)置了close-on-exec，則exec前會(huì)關(guān)閉fd，相應(yīng)文件的鎖也會(huì)被釋放）。
(8)支持強(qiáng)制性鎖：對(duì)一個(gè)特定文件打開(kāi)其設(shè)置組ID位(S_ISGID)，并關(guān)閉其組執(zhí)行位(S_IXGRP)，則對(duì)該文件開(kāi)啟了強(qiáng)制性鎖機(jī)制。再Linux中如果要使用強(qiáng)制性鎖，則要在文件系統(tǒng)mount時(shí)，使用_omand打開(kāi)該機(jī)制。
3.兩種鎖的關(guān)系
那么flock和lockf/fcntl所上的鎖有什么關(guān)系呢？答案時(shí)互不影響。測(cè)試程序如下：
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#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char **argv)
{
int fd, ret;
int pid;
fd = open("./tmp.txt", O_RDWR);
ret = flock(fd, LOCK_EX);
printf("flock return ret : %d\n", ret);
ret = lockf(fd, F_LOCK, 0);
printf("lockf return ret: %d\n", ret);
sleep(100);
return 0;
}
測(cè)試結(jié)果如下：
$./a.out
flockreturnret:0
lockfreturnret:0
可見(jiàn)flock的加鎖，并不影響lockf的加鎖。兩外我們可以通過(guò)/proc/locks查看進(jìn)程獲取鎖的狀態(tài)。
$psaux|grepa.out|grep-vgrep
123751188490.00.011904440pts/5S+01:090:00./a.out
$sudocat/proc/locks|grep18849
1:POSIXADVISORYWRITE1884908:02:8526740EOF
2:FLOCKADVISORYWRITE1884908:02:8526740EOF
我們可以看到/proc/locks下面有鎖的信息：我現(xiàn)在分別敘述下含義：
1)POSIXFLOCK這個(gè)比較明確，就是哪個(gè)類型的鎖。flock系統(tǒng)調(diào)用產(chǎn)生的是FLOCK，fcntl調(diào)用F_SETLK，F(xiàn)_SETLKW或者lockf產(chǎn)生的是POSIX類型，有次可見(jiàn)兩種調(diào)用產(chǎn)生的鎖的類型是不同的；
2)ADVISORY表明是勸告鎖；
3)WRITE顧名思義，是寫鎖，還有讀鎖；
4)18849是持有鎖的進(jìn)程ID。當(dāng)然對(duì)于flock這種類型的鎖，會(huì)出現(xiàn)進(jìn)程已經(jīng)退出的狀況。
5)08:02:852674表示的對(duì)應(yīng)磁盤文件的所在設(shè)備的主設(shè)備好，次設(shè)備號(hào)，還有文件對(duì)應(yīng)的inodenumber。
6)0表示的是所的其實(shí)位置
7)EOF表示的是結(jié)束位置。這兩個(gè)字段對(duì)fcntl類型比較有用，對(duì)flock來(lái)是總是0和EOF。
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