嵌入式Linux基础学习笔记-文件IO编程-文件锁（1）

文件锁-文件共享

共享资源竞争问题的解决方法：文件锁。
文件锁包括
- 建议性锁 要求每个上锁文件的进程都要检查是否有锁存在，并且尊重已有的锁
- 强制性锁 由内核执行的锁，当一个文件被上锁进行写入操作的时候，内核将阻止其他任何文件对其进行读写操作。
文件上锁的函数
- lockf()
  用于对文件施加建议性锁
- fcntl()
  不仅可以施加建议性锁，还可以施加强制锁。同时还能对文件的某一记录上锁，也就是记录锁。
记录锁可分为
- 读取锁: 又称为共享锁，能够使多个进程都能在文件的同一部分建立读取锁。
- 写入锁: 又称为排斥锁，在任何时刻只能有一个进程在文件的某个部分上建立写入锁。
注：在文件的同一部分不能同时建立读取锁和写入锁。

fcntl()函数格式

fcntl函数原型：

int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
int fcntl(int fd, int cmd ,struct flock* lock);

flock结构

struct flock
{short l_type;      /*锁的类型*/  off_t l_start;        /*偏移量的起始位置：SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END*/  short l_whence;     /*加锁的起始偏移*/  off_t l_len;       /*上锁字节*/  pid_t l_pid;      /*锁的属主进程ID */
}

flock结构变量取值

上手代码：

1. lock_set.c实现文件记录锁功能：

/* lock_set.c */
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;/* 判断文件是否可以上锁 */fcntl(fd, F_GETLK, &lock);//文件已有锁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_GETLK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;}/* end of switch  */return 0;
}

2. 文件写入锁的测试用例 write_lock.c：

创建一个hello文件，之后对其上写入锁，键盘输入任意一个字符后解除写入锁。

/* write_lock.c */
#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(void)
{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 *///调用lock_set函数lock_set(fd,F_WRLCK);getchar();    //输入任意字符/* 给文件解锁 */lock_set(fd,F_UNLCK);getchar();  //close(fd);    exit(0);
}

补充笔记：关于Linux权限
Linux 系统中采用三位十进制数表示权限，如0755， 0644.
ABCD
A- 0， 表示十进制
B－用户
C－组用户
D－其他用户---  -> 0   (no excute , no write ,no read)
--x  -> 1   excute, (no write, no read)
-w-  -> 2   write
-wx  -> 3   write, excute
r--  -> 4   read
r-x  -> 5   read, excute
rw-  -> 6   read, write ,
rwx  -> 7   read, write , excute0755->即用户具有读/写/执行权限，组用户和其它用户具有读写权限；
0644->即用户具有读写权限，组用户和其它用户具有只读权限；

3. 在两个终端上运行./write_lock，查看运行结果

4. 编写文件读取锁的测试用例read_lock.c：创建一个hello文件，之后对其上读取锁，键盘输入任意一个字符后解除读取锁。

/* read_lock.c */
#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(void)
{int fd;fd = open("hello",O_RDWR | O_CREAT, 0644);if(fd < 0){printf("Open file error\n");exit(1);}/* 给文件上读取锁 */lock_set(fd,F_RDLCK);getchar();  //输入任意字符/* 给文件解锁 */lock_set(fd,F_UNLCK);getchar();  //输入任意字符close(fd);exit(0);
}

实现效果：

5. 在两个终端上运行./read_lock，查看运行结果。

6. 验证：如果在一个终端上运行读取锁程序，在另一个终端上运行写入锁程序，会有什么结果？

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fcntl()函数格式

fcntl函数原型：

flock结构

flock结构变量取值

上手代码：

1. lock_set.c实现文件记录锁功能：

2. 文件写入锁的测试用例 write_lock.c：

3. 在两个终端上运行./write_lock，查看运行结果

4. 编写文件读取锁的测试用例read_lock.c：创建一个hello文件，之后对其上读取锁，键盘输入任意一个字符后解除读取锁。

5. 在两个终端上运行./read_lock，查看运行结果。

6. 验证：如果在一个终端上运行读取锁程序，在另一个终端上运行写入锁程序，会有什么结果？

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5. 在两个终端上运行./read_lock，查看运行结果。

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