文件锁操作《精通Unix下C语言编程与项目实践》之三

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精通Unix下C语言编程与项目实践之三

文件锁操作 

作者：朱云翔，胡平

6.9.3 文件锁操作

在锁机制的使用中，最常见的操作有锁的请求、释放和测试等，这些操作代码基本类似，本处将一一说明。

1. 测试锁

设计函数 SeeLock ，它查询文件描述符 fd 对应文件的锁信息，其原型为：

void SeeLock(int fd, int start, int len);

本函数查询描述符 fd 对应文件从 偏移 start 处开始的 len 字节中的锁信息，如代码 6-5 所示：

代码 6-5 测试锁源码 （节自 /code/chapter6/lock1.c ）

void SeeLock(int fd, int start, int len)

{

    struct flock arg;

    arg.l_type=F_WRLCK;

    arg.l_whence = SEEK_SET;

    arg.l_start = start;

    arg.l_len = len;

    if (fcntl(fd, F_GETLK, &arg) == -1) fprintf(stderr, "See Lock failed.\n");

    else if (arg.l_type == F_UNLCK) fprintf(stderr, "No Lock From %d To %d\n", start, len);

    else if (arg.l_type == F_WRLCK) fprintf(stderr, "Write Lock From %d To %d, id=%d\n", start, len, arg.l_pid);

    else if (arg.l_type == F_RDLCK) fprintf(stderr, "Read Lock From %d To %d, id=%d\n", start, len, arg.l_pid);

}

2. 申请读锁

设计共享读锁申请函数 GetReadLock ，其原型为：

void GetReadLock(int fd, int start, int len);

本函数以阻塞模式在文件描述符 fd 对应的文件中申请共享读锁，锁定的区域为从偏移 start 处开始的 len 字节，如代码 6-6 所示：

代码 6-6 阻塞申请共享读锁源码 （节自 /code/chapter6/lock1.c ）

void GetReadLock(int fd, int start, int len)

{

    struct flock arg;

    arg.l_type=F_RDLCK;

    arg.l_whence = SEEK_SET;

    arg.l_start = start;

    arg.l_len = len;

    if (fcntl(fd, F_SETLKW, &arg) == -1) fprintf(stderr, "[%d] Set Read Lock failed.\n", getpid());

    else fprintf(stderr, "[%d] Set Read Lock From %d To %d\n", getpid(), start, len);

}

3. 申请写锁

设计互斥写锁申请函数 GetWriteLock ，其原型为：

void GetWriteLock(int fd, int start, int len)

本函数以阻塞模式在文件描述符 fd 对应的文件中申请互斥写锁，锁定的区域为从偏移 start 处开始的 len 字节，如代码 6-7 所示：

代码 6-7 阻塞申请互斥写锁源码 （节自 /code/chapter6/lock1.c ）

void GetWriteLock(int fd, int start, int len)

{

    struct flock arg;

    arg.l_type=F_WRLCK;

    arg.l_whence = SEEK_SET;

    arg.l_start = start;

    arg.l_len = len;

    if (fcntl(fd, F_SETLKW, &arg) == -1) fprintf(stderr, "[%d] Set Write Lock failed.\n", getpid());

    else fprintf(stderr, "[%d] Set Write Lock From %d To %d\n", getpid(), start, len);

}

4. 释放锁

设计文件锁释放函数 ReleaseLock ，其原型为：

void ReleaseLock(int fd, int start, int len);

本函数从文件描述符 fd 对应的文件中的释放锁，释放的区域为从偏移 start 处开始的 len 字节，如代码 6-8 所示：

代码 6-8 释放锁源码 （节自 /code/chapter6/lock1.c ）

void ReleaseLock(int fd, int start, int len)

{

    struct flock arg;

    arg.l_type=F_UNLCK;

    arg.l_whence = SEEK_SET;

    arg.l_start = start;

    arg.l_len = len;

    if (fcntl(fd, F_SETLKW, &arg) == -1) fprintf(stderr, "[%d] UnLock failed.\n", getpid());

    else fprintf(stderr, "[%d] UnLock From %d To %d\n", getpid(), start, len);

}

实例

本处设计了一个文件锁控制进程的实例，如代码 6-9 所示：

代码 6-9 释放锁源码 （节自 /code/chapter6/lock1.c ）

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>

void main()

{

    int fd;

    struct flock arg;

    if ((fd = open("/tmp/tlock1", O_RDWR| O_CREAT, 0755)) <0)

    {

        fprintf(stderr, "open file failed.\n");

        return;

    }

    SeeLock(fd, 0, 10);    

    GetReadLock(fd, 0, 10);     /* 申请读锁 */

    SeeLock(fd, 11, 20);       

    GetWriteLock(fd, 11, 20);   /* 申请写锁 */

    sleep(30);     

    ReleaseLock(fd, 0, 10);     /* 释放锁 */

    ReleaseLock(fd, 11, 20);    /* 释放锁 */

}

编译代码 6-9 如下：

# make lock1

        cc -O -o lock1 lock1.c

后台执行进程 lock1 。它在文件 0 ～ 10 字节处设置读锁 ， 在文件 11 ～ 20 字节处设置写锁 ， 然后进入休眠。

# ./lock1 &

No Lock From 0 To 10                    （进程 19062 ，检查文件 0~10 处，发现无锁）

[19062] Set Read Lock From 0 To 10      （进程 19062 ，在文件 0~10 处，设置读锁）

No Lock From 11 To 20                   （进程 19062 ，检查文件 11~20 处，发现无锁）

[19062] Set Write Lock From 11 To 20    （进程 19062 ，在文件 11~20 处，设置写锁）

19062

再执行进程 lock1 ，此时第二个进程 lock1 将查询到文件第 0 ～ 10 字节处具有读锁，文件第 11~20 字节处具有写锁。由于读锁的共享性和写锁的互斥性，进程能够申请到读锁，但不能申请到写锁，进程阻塞。

# ./lock1

Read Lock From 0 To 10, id=19062        （ 进程 19063 ， 检查文件 0~10 处 ， 发现读锁 ）

[19063] Set Read Lock From 0 To 10      （ 进程 19063 ， 在文件 0~10 处 ， 设置读锁 ）

Write Lock From 11 To 20, id=19062      （ 进程 19063 ， 检查文件 11~20 处 ， 发现写锁 ）

直到第一个 lock1 进程执行完毕，释放所占用的读、写锁，第二个 lock1 进程方可获取写锁，然后进入休眠阶段。

[19062] UnLock From 0 To 10             （ 进程 19062 ， 释放文件 0~10 处的读锁 ）

[19062] UnLock From 11 To 20            （ 进程 19062 ， 释放文件 0~10 处的读锁 ）

[19063] Set Write Lock From 11 To 20    （ 进程 19063 ， 在文件 11~20 处 ， 设置写锁 ）

休眠结束，程序退出。

[19063] UnLock From 0 To 10             （ 进程 19062 ， 释放文件 0~10 处的读锁 ）

[19063] UnLock From 11 To 20            （ 进程 19062 ， 释放文件 0~10 处的读锁 ）

 

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