Linux以下的两种文件锁

文件锁是一种文件读写机制。在不论什么特定的时间仅仅同意一个进程訪问一个文件。

利用这样的机制可以使读写单个文件的过程变得更安全。

在这篇文章中。我们将探讨Linux中不同类型的文件锁，并通过演示样例程序来理解它们之间的不同之处。

我们将採取下面的样例来解释为什么须要使用文件锁。

1、  进程“A”打开和读取一个文件，此文件包括账户相关的一些信息。

2、  进程“B”也打开了这个文件。并读取了文件里的信息。

3、  如今，进程“A”更改了其副本中的一条剩余金额记录，并将其写入文件。

4、  此时，进程“B”并不知道上次读取的文件已经被更改。它还保存着原始的文件副本。

然后。进程“B”更改了“A”操作的那条同样的记录，并将记录写入文件。

5、  此时。文件里将仅仅保存了进程“B”更改过的记录。

为了避免这样的事情发生，就要使用文件锁来确保操作的“序列化”。

下面是Linux系统中两种经常使用的文件锁：

1、  协同锁

协同锁要求參与操作的进程之间协同合作。

如果进程“A”获得一个WRITE锁，并開始向文件里写入内容；此时，进程“B”并没有试图获取一个锁，它仍然能够打开文件并向文件里写入内容。

在此过程中，进程“B”就是一个非合作进程。如果进程“B”试图获取一个锁，那么整个过程就是一个合作的过程，从而能够保证操作的“序列化”。

仅仅有当參与操作的进程是协同合作的时候，协同锁才干发挥作用。协同锁有时也被称为“非强制”锁。

2、  强制锁

强制锁不须要參与操作的进程之间保持协同合作。它利用内核来查检每一个打开、读取、写入操作，从而保证在调用这些操作时不违反文件上的锁规则。关于强制锁的很多其它信息，能够在kernal.org上找到。

为了使能Linux中的强制锁功能。你须要在文件系统级别上打开它。同一时候在单个文件上打开它。其步骤是：

1、  挂载文件系统时使用“-o mand”參数。

2、  对于要打开强制锁功能的文件lock_file。必须打开set-group-ID位。关闭group-execute位。

（选择此方法的原因是，当你关闭group-execute时，设置set-group-ID就没有实际的意义了）

Linux文件锁的演示样例

为了理解文件锁是怎样工作的。我们建立程序文件file_lock.c：

include <stdio.h>
#include <fcntl.h>

intmain(intargc, char**argv) {
  if(argc > 1) {
    intfd = open(argv[1], O_WRONLY);
    if(fd == -1) {
      printf("Unable to open the file\n");
      exit(1);
    }
    staticstruct flock lock;

    lock.l_type = F_WRLCK;
    lock.l_start = 0;
    lock.l_whence = SEEK_SET;
    lock.l_len = 0;
    lock.l_pid = getpid();

    intret = fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);
    printf("Return value of fcntl:%d\n",ret);
    if(ret==0) {
      while(1) {
        scanf("%c", NULL);
      }
    }
  }
}

#

用gcc编译此程序：

#
cc -o file_lock file_lock.c

使用mount命令带“mand”參数来又一次挂载根文件系统，例如以下所看到的。

这将在文件系统级别使能强制锁功能。

注意：你必须切换到root用户才干运行以下的命令。

#
mount -oremount,mand /

在可运行的（file_lock所在的）文件夹中创建两个名为“advisory.txt”和“mandatory.txt”的文件。对于“mandatory.txt”使能Set-Group-ID。同一时候不使能Group-Execute-Bit。例如以下所看到的：

#
touch advisory.txt

#
touch mandatory.txt

#
chmod g+s,g-x mandatory.txt

測试协同锁：运行演示样例程序，以“advisory.txt”作为參数。

#
./file_lock advisory.txt

此程序将等待用户的输入。从还有一个终端或控制台，尝试输入下面命令行：

#
ls >>advisory.txt

在上面的样例中，ls命令会将其输出写入到advisory.txt文件中。即使我们获得了一个写入锁，仍然会有一些进程（非合作）可以往文件中写入数据。

这就是所谓的“协同”锁。

測试强制锁：再次运行演示样例程序。以“mandatory.txt”作为參数。

#
./file_lock mandatory.txt

从还有一个终端或控制台。尝试输入下面命令行：

#
ls >>mandatory.txt

在上面的样例中。ls命令在将其输出写入到mandatory.txt文件之前。会等待文件锁被删除。尽管它仍然是一个非合作进程。但强制锁起了作用。