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<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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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