07,文件锁

文件锁/建议锁的由来

当两个进程在同一时刻向同一个文件中写入数据时，
可能造成数据的交错和不一致问题；

当一个进程在向文件写入数据的同时，
另外一个进程读取文件中数据时也可能造成数据的不一致问题；

当两个进程同时读取同一个文件数据时，可以同时进行；

为了实现上述表格的效果，linux系统中引入文件锁的机制，
文件锁本质上就是读写锁，一把读锁和一把写锁，
其中读锁是一把共享锁，允许其他进行加读锁，但不能加写锁；
写锁是一把排他锁，不允许其他进行加读锁/写锁
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fcntl函数
#include
 #include
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

第一个参数：文件描述符，一般给open函数的返回值

第二个参数：具体的操作命令 - 主要用于实现建议锁功能

   F_SETLK：当锁的类型是F_RDLCK(读锁)或F_WRLCK(写锁)时实现加锁效果；
               F_UNLCK(解锁)时，实现解锁效果；
               具体的锁信息由该函数的第三个参数指定
               ***当文件上已经拥有冲突锁时，
               该函数调用失败，返回-1并设置errno的数值
   
   F_SETLKW：功能和F_SETLK类似，所不同的是当文件上已经拥有冲突锁信息时；
                该函数调用并不会返回失败，而是一直等待下去，直到文件上存在的
                锁被释放为止；
   
   F_GETLK：如果该锁能够被放在文件上，则不会真正放置上去；
               只是将锁的类型改为F_UNCLK，结构体其他的成员保持不变
               如果该锁不能被放置在文件上，则fcntl函数会用文件上
               已经存在的锁信息去替换第三个参数描述的锁信息，
               并将l_pid的数值设置为真正给文件加锁进程的进程号
               
               实际用途：判断当前文件受否有锁？！并且获取锁的信息
               
               

第三个参数：可变长参数，是否需要取决于cmd
   当实现建议锁功能时，该参数是一个指向以下结构体的指针，具体的结构体类型如下：

struct flock {
   ...
   short l_type;    /* 锁的类型: F_RDLCK(读锁),F_WRLCK(写锁), F_UNLCK(解锁) */
   short l_whence;  /* 锁定的起始位置：SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
   off_t l_start;   /* 相对于起始位置锁定的偏移量 */
   off_t l_len;     /* 锁定的字节数，也就是长度 */
   pid_t l_pid;     /* 加锁的进程号，默认给-1 (F_GETLK only) */
   ...
};

函数功能：
    主要用于对指定的文件描述符执行指定的操作；
    
返回值：-1，表示加锁失败！1.46



释放锁的主要方式：
1.将锁类型设置为F_UNLCK，使用fcntl函数调用即可；
2.使用close函数关闭文件描述符，与该描述符相关的文件锁全部被自动释放；
3.当进程结束时，与该进程相关的文件锁全部被释放；

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#include
int access(const char *pathname, int mode);    

第一个参数：字符串形式的文件路径名
第二个参数：具体操作模式
    F_OK：判断文件是否存在
    R_OK：判断文件是否可读
    W_OK：判断文件是否可写
    X_OK：判断文件是否可执行

成功返回0；失败返回-1

函数功能：主要用于检查文件的权限





*********文件管理：*********

#include
#include
#include

int stat(const char *path, struct stat *buf);
int fstat(int fd, struct stat *buf);

第一个参数：字符串类型的文件路径名/文件描述符
第二个参数：结构体指针，传递结构体变量的地址

函数功能：只要用于获取指定文件的状态信息；

成功返回0；失败返回-1

 struct stat {
               dev_t     st_dev;     /* ID of device containing file */
               ino_t     st_ino;     /* inode number */
               mode_t    st_mode;    /* 文件的类型和权限 */
               nlink_t   st_nlink;   /* number of hard links */
               uid_t     st_uid;     /* user ID of owner */
               gid_t     st_gid;     /* group ID of owner */
               dev_t     st_rdev;    /* device ID (if special file) */
               off_t     st_size;    /* 文件大小，单位：字节 */
               blksize_t st_blksize; /* blocksize for file system I/O */
               blkcnt_t  st_blocks;  /* number of 512B blocks allocated */
               time_t    st_atime;   /* time of last access */
               time_t    st_mtime;   /* 最后一次的修改时间 */
               time_t    st_ctime;   /* time of last status change */
           };



获取文件大小的方法：
a：调用fseek(),ftell();
b: 调用lseek();
b: 调用stat()/fstat();



#include
char *ctime(const time_t *timep);
功能：主要用于将参数指定的整数时间转换成字符串类型时间



struct tm *localtime(const time_t *timep);
主功能：主要用于将参数指定的整数时间转换成结构体指针类型；
结构体类型如下：
struct tm {
    int tm_sec;         /* seconds */
    int tm_min;         /* minutes */
    int tm_hour;        /* hours */
    int tm_mday;        /* day of the month */
    int tm_mon;         /* month */
    int tm_year;        /* year + 1900 */
    int tm_wday;        /* day of the week */
    int tm_yday;        /* day in the year */
    int tm_isdst;       /* daylight saving time */
};





#include
int chmod(const char *path, mode_t mode);
int fchmod(int fd, mode_t mode);

第一个参数：字符串类型的文件路径名/文件描述符
第二个参数：重新设置的权限；比如：0664

功能：主要用于将指定文件的权限修改为指定的新权限

成功返回0；失败返回-1






#include
#include

int truncate(const char *path, off_t length);
int ftruncate(int fd, off_t length);

第一个参数：字符串类型的文件路径名/文件描述符
第二个参数：指定新的长度/大小

功能：主要用于修改指定文件的大小到指定的长度
    注意：如果文件的长度变小了，则多余的数据会产生丢失；
         如果文件的长度变大了，则扩展空间读到的数据是'\0'

成功返回0；失败返回-1





#include

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
第一个参数：建立映射的起始地址
第二个参赛：建立映射的长度
第三个参赛：映射的访问权限
    PROT_EXEC    可执行
    PROT_READ    可读
    PROT_WRITE    可写
    PROT_NONE    不可访问
    
第四个参赛：具体的操作标志,映射对文件是否有效
第五个参赛：文件描述符，默认0
第六个参数：文件中的偏移量，默认0

返回值：成功返回映射首地址，失败返回 MAP_FAILED
函数功能：
    主要用于建立文件/设备到虚拟地址的映射
    

int munmap(void *addr, size_t length);
第一个参数：映射区的首地址，mmap函数的返回值
第二个参数：映射区的大小
函数功能：
    主要用于解除参数指定的映射


主要用于建立/解除 文件/设备 到 虚拟地址的映射；
本质上就是把对文件的读写操作转换为对内存地址的操作，当有大量的数据进行读写操作时，
这种方式效率比read/write函数的方式高些





其他操作函数
umask():设置新文件在创建时要屏蔽的权限
link():创建硬链接
unlink():删除硬链接
rename():实现重命名的效果
remove():删除文件



**********目录的管理*********
opendir函数
#include
#include
DIR *opendir(const char *name);

函数功能： 主要用于打开参数指定的目录，成功返回一个DIR类型的指针，失败返回NULL；



readdir函数
#include
struct dirent *readdir(DIR *dirp);

函数功能：
    主要用于读取参数指定目录中的内容，成功返回一个结构体指针，失败返回NULL；
    该函数返回NULL有两种情况：一种是读到了目录的末尾，但是不会改变errno的数值；
    另一种是出现了错误，但是会设置errno的数值表达错误的原因；


struct dirent
{
   ... ...
   unsigned char  d_type;   /* 文件的类型 */
   char           d_name[256]; /* 文件的名称 */
};         

closedir函数
#include
#include
int closedir(DIR *dirp);

函数功能：
   主要用于关闭参数指定的目录，参数为opendir函数的返回值；


其他目录操作函数
   mkdir() - 主要用于创建目录；
   rmdir() - 主要用于删除目录；
   chdir() - 主要用于切换目录；
   getcwd() - 主要用于获取当前工作目录的绝对路径；
   ... ...