Linux内核VFS文件锁FL_FLOCK和FL_POSIX对比分析

最新推荐文章于 2025-07-28 18:50:30 发布

三水问海

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分类专栏： Linux 文章标签： linux

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在 Linux 系统中，文件锁可以分为两种类型：FL_FLOCK 和 FL_POSIX。它们分别对应不同的文件锁机制，即 flock 和 fcntl/lockf。这两种锁的实现方式、行为和使用场景有所不同。以下是对它们的详细对比和分析。

1. FL_FLOCK（flock 文件锁）

FL_FLOCK 是 flock 系统调用使用的锁类型。它是一种简单的文件锁机制，适用于整个文件的加锁。

特点

锁的范围：
- 锁定整个文件，不能锁定文件的某一部分。
锁的类型：
- 支持共享锁（读锁）和独占锁（写锁）。
  - 共享锁（LOCK_SH）：允许多个进程同时读取文件，但阻止写入。
  - 独占锁（LOCK_EX）：只允许一个进程写入文件，阻止其他进程的读写操作。
锁的继承：
- 锁是文件描述符级别的，子进程会继承锁。
锁的释放：
- 锁与文件描述符关联，关闭文件描述符时会自动释放锁。
行为：
- 锁是建议锁（Advisory Lock），需要进程主动检查锁状态。
- 锁的作用范围是整个文件系统，适用于文件级别的并发控制。

示例代码

#include <sys/file.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDWR);

    // 加独占锁
    flock(fd, LOCK_EX);

    // 文件操作...

    // 解锁
    flock(fd, LOCK_UN);

    close(fd);
    return 0;
}

2. FL_POSIX（fcntl/lockf 文件锁）

FL_POSIX 是 fcntl 和 lockf 使用的锁类型。它是一种更灵活的文件锁机制，支持记录锁（锁定文件的某一部分）。

特点

锁的范围：
- 可以锁定文件的任意字节区间（记录锁）。
- 通过 struct flock 结构体指定锁的起始位置和长度。
锁的类型：
- 支持共享锁（读锁）和独占锁（写锁）。
  - 共享锁（F_RDLCK）：允许多个进程同时读取文件，但阻止写入。
  - 独占锁（F_WRLCK）：只允许一个进程写入文件，阻止其他进程的读写操作。
锁的继承：
- 锁是进程级别的，子进程不会继承锁。
锁的释放：
- 锁与文件描述符关联，关闭文件描述符时会自动释放锁。
行为：
- 锁是建议锁（Advisory Lock），需要进程主动检查锁状态。
- 锁的作用范围是文件的字节区间，适用于细粒度的并发控制。

示例代码

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDWR);
    struct flock lock;

    // 设置锁的类型和范围
    lock.l_type = F_WRLCK;  // 写锁
    lock.l_start = 0;       // 从文件开头开始
    lock.l_whence = SEEK_SET;
    lock.l_len = 0;         // 锁定整个文件

    // 加锁（阻塞式）
    fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);

    // 文件操作...

    // 解锁
    lock.l_type = F_UNLCK;
    fcntl(fd, F_SETLK, &lock);

    close(fd);
    return 0;
}

3. FL_FLOCK 和 FL_POSIX 的对比

特性	FL_FLOCK（flock）	FL_POSIX（fcntl/lockf）
锁类型	共享锁（读锁）和独占锁（写锁）	共享锁（读锁）和独占锁（写锁）
锁范围	整个文件	文件的任意字节区间（记录锁）
锁的继承	子进程会继承锁	子进程不会继承锁
锁的释放	关闭文件描述符时自动释放	关闭文件描述符时自动释放
灵活性	低	高
适用场景	需要锁定整个文件的场景	需要细粒度控制的场景
实现方式	通过 `flock` 系统调用实现	通过 `fcntl` 或 `lockf` 实现