文件锁定flock结构

文件锁定flock结构
2007-08-18 18:03

linux下的文件锁定有几种方式,在这里主要说fcntl系统调用实现的锁定

fcntl的原型我们可以在头文件中看到是这样定义的
         #include <unistd.h>
         #include <fcntl.h>

         int fcntl(int fd, int cmd);
         int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
         int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);
在这里我们主要用的是第三种型式即:
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

flock的结构如下
/usr/include/bits/types.h
struct flock
    {
      short int l_type;    
      short int l_whence;
#ifndef __USE_FILE_OFFSET64
      __off_t l_start;     
      __off_t l_len;   
#else
      __off64_t l_start;   
      __off64_t l_len;     
#endif
      __pid_t l_pid;   
    };

结构体中l_type 是文件锁定的类型有F_RDLCK共享性读锁定,F_WRLCK独占性写锁定和F_UNLCK释放锁定
成员 l_whence 和lseek类似,有几个可选的参数 SEEK_SET 文件头 SEEK_CUR当前位置SEEK_END文件末尾该字段设定锁定的区域的启始地址
区域的长度 l_len 也就是锁定的长度若该值为0则表示锁定的区域从其起点开始(由l_start和l_whence决定)开始直至最大可能位置为址!该值不能在文件的起始位置之前开始或越过该超始位置。
为了锁定整个文件,通常的做法是将l_start说明为0,l_whence说明为SEEK_SET,l_len说明为0

### Linux 下 `flock` 命令的用法 #### 使用场景 在多进程环境中,多个进程可能试图同时访问同一个文件。为了防止数据损坏或其他并发问题,通常需要一种机制来控制这些访问。`flock` 就是用来实现这种基于文件锁的同步机制工具之一[^1]。 #### 语法结构 基本形式如下所示: ```bash flock [-sxon][--timeout=<秒数>] <fd>|<file> [<command string>] ``` 其中选项含义分别为: - `-s`: 创建共享锁 (默认行为) - `-x`: 或者使用 `-e`, 表示创建独占锁,默认也是此模式 - `-u`: 解除现有锁定状态 - `-n`: 如果无法立即获得锁则失败退出而不等待 - `-w SECONDS`: 设置超时时间,在指定时间内未能获取到锁即放弃尝试并返回错误码 - `<fd>`: 文件描述符编号;当作为脚本的第一行参数传递给 shell 执行时有效 - `<file>`: 要加锁的目标文件路径名 - `[<command string>]`: 可选字段,表示希望被执行的一条或多条命令字符串 #### 实际案例分析 ##### 单纯测试能否成功取得某个特定文件上的排他性写入权限 ```bash flock -x /path/to/file echo "This is a test" ``` 这条语句会在 `/path/to/file` 上请求一个独占性的写入锁,并打印一句话出来。如果此时已经有另一个持有该文件上相同类型的锁存在的进程正在运行,则当前指令将会阻塞直到前者的释放为止。 ##### 应用于Shell Script中的例子 假设有一个简单的批处理作业需要确保同一时刻只有一个实例能够执行它自己所定义的任务列表,那么可以在其开头部分加入下面这样的逻辑判断代码片段: ```bash ( flock -n 9 || exit 1 # Your critical section here... ) 9>/var/run/mybatchjob.lock ``` 这里利用了子shell特性以及重定向技术巧妙地实现了对整个区块范围内的保护作用。具体来说就是说一旦发现有其他同类竞争者已经抢占先机拿到了这个名为 `/var/run/mybatchjob.lock` 的信号量对象之后就会直接终止掉本次调用流程而不会继续往下走。 #### 注意事项 需要注意的是,虽然 `flock()` 提供了一种简单易懂的方式来进行跨进程间的协调工作,但它并不是绝对安全可靠的解决方案。因为它的有效性依赖于所有参与方都遵循相同的约定去主动配合检查和设置相应的标志位才行。另外一点就是在某些特殊情况下比如网络分区发生时可能会导致死锁现象出现从而影响系统的正常运转效率。
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