mandatory and advisory文件锁(File Lock)
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文件锁(File Lock)是一种在特定的时间内只允许一个进程进行访问文件的机制,通过使用文件锁,可以使得多进程访问文件更加安全。
在这片文章中,我们会探索两种不同的文件锁,并且通过实际案例去了解他们的机制和不同之处。
我们会举以下两个例子来解释为什么文件锁(file lock)是必须的
- 进程A打开并且读一个文件,这个文件关于账户信息
- 进程B此时也打开并且读这个相同的文件。
- 现在,进程A改变了一条记录,并且把改变写入了这个相同的文件内
- 进程B却无法知晓这个文件已经被改变了,这个时候进程B也做了相同记录改变的事情,把它的改变也写入了这个文件内
- 现在,这个文件只包含了进程B所做的改变
为了避免这类问题的发生,我们使用文件锁(file lock)来使进程串列化。
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接下来我们介绍两种linux的文件锁(advisory尝试性文件锁和mandatory强制性文件锁)
1. Advisory Locking
尝试性文件锁需
要各个进程的无私合作,试想A进程获得一个 写 的文件锁,它开始往文件里写操作。
同时B进程,却没有去尝试获取写操作,它也同样可以进行写操作。但是很显然,B进程违反了游戏规则。我们称之为不合作进程。
尝试性文件锁,需要各个进程遵守统一规则,在文件访问时,都要礼貌的去尝试获得文件锁,然后进一步操作。
2.Mandatory Locking
强制性文件锁不需要进程的合作,强制性文件锁是通过内核强制检查文件的打开,读写操作是否符合文件锁的使用规则。
为了是强制性文件锁工作,我们必须要在文件系统上激活它,必要的操作包括
- 挂载mount文件系统,通过 “-o mand”参数选项
- 对于文件锁施加的文件,打开 set-group-id 位,并且关闭 group-execute 位。我们必须选择这种顺序,因为你一旦关闭 group-execute 位,set-group-id 就没有意义了
Linux 系统下文件锁的实际案例
为了了解linux系统下文件锁的原理,我们创建 file_lock.c 文件
- #include <stdio.h>
- #include <fcntl.h>
- int main(int argc, char **argv) {
- if (argc > 1) {
- int fd = open(argv[1], O_WRONLY);
- if(fd == -1) {
- printf("Unable to open the file\n");
- exit(1);
- }
- static struct flock lock;
- lock.l_type = F_WRLCK;
- lock.l_start = 0;
- lock.l_whence = SEEK_SET;
- lock.l_len = 0;
- lock.l_pid = getpid();
- int ret = fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);
- printf("Return value of fcntl:%d\n",ret);
- if(ret==0) {
- while (1) {
- scanf("%c", NULL);
- }
- }
- }
- }
然后编译文件gcc
- # cc -o file_lock file_lock.c
重新挂载文件系统,当然,必须以root身份才可以挂载,
- # mount -oremount,mand /
新建两个新的文件,一个 “advisory.txt”, 另一个为 “mandatory.txt”文件,同时对“mandatory.txt” 文件开启 set-group-id 位,关闭 group-execute 位。
- # touch advisory.txt
- # touch mandatory.txt
- # chmod g+s,g-x mandatory.txt
测试:
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1. 测试 advisory.txt 文件
现在运行刚才编译 file_lock 可执行文件,
- # ./file_lock advisory.txt
这个程序会等待用户的输入,我们另开一个terminal, 并且输入以下命令:
# ls >>advisory.txt
在上面的例子中, ls 命令会把当前的名录文件信息全部写入到 advisory.txt文件中,尽管我们的file_lock程序中尝试获得write 写文件锁,但 ls 依然可以写入。
2. 测试 mandatory.txt 文件
现在运行刚才编译 file_lock 可执行文件,
- # ./file_lock mandatory.txt
这个程序会等待用户的输入,我们另开一个terminal, 并且输入以下命令:
# ls >>mandatory.txt
在上面的例子中, ls 命令会把当前的名录文件信息全部写入到 advisory.txt文件中,和上面例子不同的在于,ls 命令会等待我们的file_lock 程序退出才写入文件中,尽管ls 进程仍然是个不合作进程,但是强制性文件锁迫使它遵守规则。
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