文件锁fcntl()函数的使用

问：为什么要使用文件锁？

答：当多个用户共同使用、操作一个文件的情况时，Linux采用的方法就是给文件上锁，来避免共享的资源产生竞争的状态。

问：文件锁有哪些类型？

答：文件锁包括建议性锁和强制性锁。一般情况下，内核和系统都不适用建议性锁，采用强制性锁的影响很大，每次读写操作都必须检查是否有所存在。

问：怎样实现文件上锁？

答：在Linux中，实现文件上锁的函数有lockf() 和fcntl() ，其中lockf()用于对文件施加建议性锁，而fcntl() 不仅可以施加建议性锁，而且可以施加强制性锁。fcntl()还能对文件的某一记录上锁，也就是记录锁。记录锁又可分读取锁（共享锁）和写入锁（排斥锁），文件的同一部分不能同时建立读取锁和写入锁。

fcntl()使用实例：

文件记录锁功能源代码：

/*
 * lock_set.c
 *
 *  Created on: 2012-7-17
 *      Author: liwei.cai
 */
int lock_set(int fd, int type)
{
    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;

    //判断文件是否上锁
    fcntl(fd, F_GETLK, &lock);
    if (lock.l_type != F_UNLCK)
    {
        //判断文件不能上锁的原因
        if (lock.l_type == F_RDLCK) //该文件已有读取锁
        {
            printf("Read lock already set by %d .\n", lock.l_pid);
        }
        else if(lock.l_type == F_WRLCK) //该文件已有写入锁
        {
            printf("Write lock already set by %d .\n", lock.l_pid);
        }
    }
    //l_type 可能已被F_FETLK修改过
    lock.l_type = type;

    //根据不同的type值进行阻塞式上锁或解锁
    if((fcntl(fd, F_SETLKW, &lock)) < 0)
    {
        printf("Lock failed:type = %d\n", lock.l_type);
        return 1;
    }

    switch(lock.l_type)
    {
    case F_RDLCK:
        {
            printf("Read lock set by %d \n", getpid());
        }
        break;
    case F_WRLCK:
        {
            printf("Write lock set by %d \n", getpid());
        }
        break;
    case F_UNLCK:
        {
            printf("Release lock by %d \n", getpid());
            return 1;
        }
        break;
    default:
        break;
    }
    return 0;
}

文件写入锁的测试用例，这里首先创建了一个“hello”文件，之后对其上写入锁，最后释放写入锁。

/*
 * write_lock.c
 *
 *  Created on: 2012-7-17
 *      Author: liwei.cai
 */
#include <unistd.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "lock_set.c"

int main()
{
    int fd;

    //首先打开文件
    fd = open("hello", O_RDWR|O_CREAT, 0644);
    if (fd < 0)
    {
        printf("Open file error!\n");
        exit(1);
    }
    //给文件上写入锁
    lock_set(fd, F_WRLCK);
    getchar();
    //给文件解锁
    lock_set(fd, F_UNLCK);
    getchar();
    close(fd);
    exit(0);
}

建议开启两个终端，并且同时运行该程序，以达到多个进程操作一个文件的效果，并查看结果。

读取锁与写入锁类似。

/*
 * fcntl_read.c
 *
 *  Created on: 2012-7-17
 *      Author: liwei.cai
 */
#include <unistd.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "lock_set.c"

int main()
{
    int fd;

    //首先打开文件
    fd = open("hello", O_RDWR|O_CREAT, 0644);
    if (fd < 0)
    {
        printf("Open file error!\n");
        exit(1);
    }
    //给文件上写入锁
    lock_set(fd, F_RDLCK);
    getchar();
    //给文件解锁
    lock_set(fd, F_UNLCK);
    getchar();
    close(fd);
    exit(0);
}

从结果中可以很好的看出共享锁与排斥锁的区别。