文件锁(三)——文件锁的原理

文件锁的原理

理解了文件锁的原理后，就可以理解为什么文件锁可以实现互斥与共享了。

若A进程与B进程同时打开同一个文件，他们使用同一个文件表，使用同一个V节点，V节点指向hello这个文件，里面有一个锁链表，里面记录了锁的信息。

加锁时，进程会检查共享的文件锁链表

1. 如果链表上只有读锁节点
   • 所有目前其他进程对该文件只加了读锁，由于读锁时共享的，所以不管链表上有几个读节点，当前进程都能成功加读锁。
   • 图：
   • 提供：链表上可不可以存在n多个读锁节点?
   • 答：可以，因为读锁是共享的，不管别的进程有没有解读锁，所有进程都可以加读锁，每加一个读锁，链表上就多一个读锁节点，只有当解锁时节点才被删除。
2. 如果链表上有一个写锁节点
   • 表明，当前有进程对文件加了锁，锁节点还存在，表示人家目前还没有解锁，写锁是互斥的，所以当前不能加读锁，别人解锁后才能加读锁，加锁后链表上就插入了一个读锁节点。
   • 没有解锁就表示数据没有写完，必须等到解锁后才能加读锁
   • 提问：链表上可不可能同时存在多个写锁节点?
   • 答：不可能，因为写锁是互斥的，目前只有一个进程再给文件加写锁，再解锁之前，别的进程不能加写锁。
   • 疑问：链表上会不会同时存在读锁节点和写锁节点?
   • 读锁节点和写锁节点也是互斥的，链表上有读锁节点就不可能存在写锁节点，反过来有写锁节点就不能有读锁节点。

如果你想加锁？

1. 如果链表上有读锁节点，别人没有解锁，读锁与写锁互斥，不能加写锁。
2. 如果链表上有写锁节点，被人没有解锁，写锁与写锁互斥，多以当前进程不能加写锁。

对比进程信号量?

1. 进程信号量：进程间共享信号量集合，通过检查集合中信号量的值，从而知道自己能不能操作
2. 文件锁：进程共享文件锁链表，通过检查链表上的锁节点，从而知道自己能不能操作。

文件锁其他值得注意的地方

• 在同一进程中，如果多个文件描述符指向同一文件，只要关闭其中任何一个文件描述符，那么该进程加在文件上的文件锁将会被删除，也就是该进程在"文件锁链表"上的“读锁写锁”节点会被删除。
• 进程终止时会关闭所有打开的文件描述符，所以进程结束时会自动删除所有加的文件锁。
• 父进程所加的文件锁，子进程不会继承，我们在讲进程控制时就说过加锁是进程各自私人事情，不能继承，就好比你爸有癌症，你也会有吗?

一个值得理解的问题：多线程之间能不能使用文件锁?

可以，但是线程不能使用同一个open返回的文件描述符，线程必须使用自己open所得到的文件描述符才有效。

代码演示：

线程使用要自己打开文件描述符

void *pth_fun(void *pth_arg)
{
	int fd;

	fd = open("./hello", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0664);
	if (fd == -1)  print_err("./hello", __LINE__, errno); 
	while(1)
	{
		SET_WRFLCKW(fd, SEEK_SET, 0, 0);
		write(fd, "hello ", 6);
		write(fd, "world\n", 6);
		SET_UNFLCK(fd, SEEK_SET, 0, 0);
	}
	return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd = -1;
	int ret = -1;
	pthread_t tid;

	fd = open("./hello", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0664);
	if (fd == -1)  print_err("./hello", __LINE__, errno); 

	ret = pthread_create(&tid, NULL, pth_fun, NULL);
	if (ret == -1) print_err("pthread_create fail", __LINE__, ret);

	while(1)
	{
		SET_WRFLCKW(fd, SEEK_SET, 0, 0);
		write(fd, "hello ", 6);
		write(fd, "world\n", 6);
		SET_UNFLCK(fd, SEEK_SET, 0, 0);
	}
  
	return 0;
}