fcntl函數的應用詳解

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（1）fcntl函數解釋 後面的這5個根本函數完成了文件的翻開、讀寫等根本操作，這一節將評論辯論的是，在文 件曾經同享的情形下若何操作，也就是當多個用戶配合應用、操作一個文件的情形，這時候，Linux 平日采取的辦法是給文件上鎖，來防止同享的資本發生競爭的狀況。 文件鎖包含建議性鎖和強迫性鎖。 建議性鎖請求每一個上鎖文件的過程都要檢討能否有鎖存，而且尊敬已有的鎖。在普通情形下，內核和體系都不應用建議性鎖。強迫性鎖是由內 核履行的鎖，當一個文件被上鎖停止寫入操作的時刻，內核將阻攔其他任何文件對其停止讀寫操作。采取強迫性鎖對機能的影響很年夜，每次讀寫操作都必需檢討能否有鎖存在。 在 Linux 中，完成文件上鎖的函數有lock和fcntl，個中flock用於對文件施加建議性鎖,而fcntl不只可以施加建議性鎖，還可以施增強制鎖。同時，fcntl還能對文件的某一記載停止上鎖，也就是記載鎖。 記載鎖又可分為讀取鎖和寫入鎖，個中讀取鎖又稱為同享鎖，它可以或許使多個過程都能在文件的統一部門樹立讀取鎖。而寫入鎖又稱為排擠鎖，在任什麼時候刻只能有一個過程在文件的某個部門上樹立寫入鎖。固然，在文件的統一部門不克不及同時樹立讀取鎖和寫入鎖。 留意: fcntl是一個異常通用的函數，它還可以轉變文件過程各方面的屬性，在本節中，重要引見它樹立記載鎖的辦法，關於它其他用戶感興致的讀者可以參看fcntl手冊。 （2）fcntl函數格局 用於樹立記載鎖的fcntl函數格局如表6.6 所示。 表6.6 fcntl函數語法要點所需頭文件

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

函數原型int fcnt1(int fd, int cmd, struct flock *lock) fd：文件描寫符 F_DUPFD：復制文件描寫符 F_GETFD：取得fd的close-on-exec標記，若標記未設置，則文件經由exec函數以後仍堅持翻開狀況 F_SETFD：設置close-on-exec標記，該標記以參數arg的FD_CLOEXEC位決議 F_GETFL：獲得open設置的標記 函數傳入值 cmd F_SETFL：轉變open設置的標記 F_GETFK：依據lock描寫，決議能否上文件鎖 F_SETFK：設置lock描寫的文件鎖 F_SETLKW：這是F_SETLK的壅塞版本（敕令名中的W表現期待（wait））。 假如存在其他鎖，則挪用過程睡眠；假如捕獲到旌旗燈號則睡眠中止 F_GETOWN：檢索將收到SIGIO和SIGURG旌旗燈號的過程號或過程組號 F_SETOWN：設置過程號或過程組號 函數前往值 Lock：構造為flock，設置記載鎖的詳細狀況，前面會具體解釋 勝利：0 -1：失足 這裡，lock的構造以下所示：

Struct flock{
short l_type;
off_t l_start;
short l_whence;
off_t l_len;
pid_t l_pid;
}
lock構造中每一個變量的取值寄義如表6.7 所示。 表6.7 lock構造變量取值

F_RDLCK：讀取鎖（同享鎖） l_type F_WRLCK：寫入鎖（排擠鎖） F_UNLCK：解鎖 l_stat 絕對位移量（字節） SEEK_SET：以後地位為文件的開首，新地位為偏移量的年夜小 SEEK_CUR：以後地位為文件指針的地位，新地位為以後地位加上偏移量 l_whence：絕對位移量的終點（同lseek 的whence）。 SEEK_END：以後地位為文件的開頭，新地位為文件的年夜小加上偏移量的年夜小 l_len 加鎖區域的長度

小技能: 為加鎖全部文件，平日的辦法是將l_start 解釋為0，l_whence 解釋為SEEK_SET，l_len 解釋為0。 （3）fcntl應用實例 上面起首給出了應用fcntl 函數的文件記載鎖函數。在該函數中，起首給flock 構造體的對應位付與響應的值。接著應用兩次fcntl函數分離用於給相干文件上鎖和斷定文件能否可以上鎖，這裡用到的cmd值分離為F_SETLK 和F_GETLK。 這個函數的源代碼以下所示：
/*lock_set函數*/
void lock_set(int fd, int type)
{
struct flock lock;
lock.l_whence = SEEK_SET;//賦值lock構造體
lock.l_start = 0;
lock.l_len =0;
while(1){
lock.l_type = type;
/*依據分歧的type值給文件上鎖或解鎖*/
if((fcntl(fd, F_SETLK, &lock)) == 0){
if( lock.l_type == F_RDLCK )
printf("read lock set by %d\n",getpid());
else if( lock.l_type == F_WRLCK )
printf("write lock set by %d\n",getpid());
else if( lock.l_type == F_UNLCK )
printf("release lock by %d\n",getpid());
return;
}
/*斷定文件能否可以上鎖*/
fcntl(fd, F_GETLK,&lock);
/*斷定文件不克不及上鎖的緣由*/
if(lock.l_type != F_UNLCK){
/*/該文件已有寫入鎖*/
if( lock.l_type == F_RDLCK )
printf("read lock already set by %d\n",lock.l_pid);
/*該文件已有讀取鎖*/
else if( lock.l_type == F_WRLCK )
printf("write lock already set by %d\n",lock.l_pid);
getchar();
}
}
}

上面的實例是測試文件的寫入鎖，這裡起首創立了一個hello文件，以後對其上寫入鎖，最初釋放寫入鎖。代碼以下所示：

/*fcntl_write.c測試文件寫入鎖主函數部門*/
#include <unistd.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int fd;
/*起首翻開文件*/
fd=open("hello",O_RDWR | O_CREAT, 0666);
if(fd < 0){
perror("open");
exit(1);
}
/*給文件上寫入鎖*/
lock_set(fd, F_WRLCK);
getchar();
/*給文件接鎖*/
lock_set(fd, F_UNLCK);
getchar();
close(fd);
exit(0);
}

為了可以或許應用多個終端，更好地顯示寫入鎖的感化，本實例重要在PC 機上測試，讀者可將其穿插編譯，下載到目的板上運轉。上面是在PC 機上的運轉成果。為了使法式有較年夜的靈巧性，筆者采取文件上鎖後由用戶鍵入一隨意率性鍵使法式持續運轉。建議讀者開啟兩個終端，而且在兩個終端上同時運轉該法式，以到達多個過程操作一個文件的後果。在這裡，筆者起首運轉終端一，請讀者留意終端二中的第一句。
終端一：

[root@localhost file]# ./fcntl_write
write lock set by 4994
release lock by 4994

終端二：

[root@localhost file]# ./fcntl_write
write lock already set by 4994
write lock set by 4997
release lock by 4997

因而可知，寫入鎖為互斥鎖，一個時辰只能有一個寫入鎖存在。
接上去的法式是測試文件的讀取鎖，道理同下面的法式一樣。

/*fcntl_read.c測試文件讀取鎖主函數部門*/
#include <unistd.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int fd;
fd=open("hello",O_RDWR | O_CREAT, 0666);
if(fd < 0){
perror("open");
exit(1);
}
/*給文件上讀取鎖*/
lock_set(fd, F_RDLCK);
getchar();
/*給文件接鎖*/
lock_set(fd, F_UNLCK);
getchar();
close(fd);
exit(0);
}

異樣開啟兩個終端，並起首啟動終端一上的法式，其運轉成果以下所示：
終端一:

[root@localhost file]# ./fcntl2
read lock set by 5009
release lock by 5009

終端二：

[root@localhost file]# ./fcntl2
read lock set by 5010
release lock by 5010

讀者可以將此成果與寫入鎖的運轉成果比擬較，可以看出，讀取鎖為同享鎖，當過程5009已設定讀取鎖後，過程5010 還可以設置讀取鎖。
思慮:
假如在一個終端上運轉設置讀取鎖，則在另外一個終端上運轉設置寫入鎖，會有甚麼成果呢？