linux flock的碎碎念

本文探讨了Linux中flock函数实现的文件锁机制,并通过示例代码展示了如何使用flock进行文件加锁与解锁。文章指出flock提供的锁为建议性锁,详细解释了其工作原理及应用。

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接触LinuxC编程没几天,发现一个小Bug。在用Fflock函数给文件加上全局锁后,仍然可以调用文件API函数对该加锁的文件进行操作,例如:写操作。

后来上网查看得知。所谓flock提供加锁,是建议性锁,也就是说,使用flock之后,并不提供锁检查(这一点实在程序员写代码的时候体现)。实际上,那个所谓的程序员写的代码也就是在对受锁保护的文件进行操作之前对该文件“加锁”,根据返回值(若返回值不为0,则说明文件已经被其他进程加锁)来判断。

关于flock的测试代码如下:

先是在第一个终端下下通过给输入数字文件加锁:

//lock.c
//
//
#include "file.h"
main()
{
	char path[FILELENGTH]=PATH;
	char *filename="writetest.txt";
	strcat(path,filename);
	//定义文件的路径和文件名
	/////////////////////////////////////////////////

	int fd;
	int i;
	extern int errno;

	fd=open(path,O_WRONLY|O_CREAT);//打开文件
	if(fd!=-1)
	{
		printf("Open File: %s.\n",path);
		printf("Please input a number to lock the file.\n");
		scanf("%d",&i);
		if(flock(fd,LOCK_EX)==0)//锁定文件
		{
			printf("The File was Locked.\n");//提示信息
		}
		else
		{
			printf("The file was not locked.\n");//文件锁定失败
		}
		printf("Please input a number to unlock the file.\n");
		scanf("%d",&i);
		if(flock(fd,LOCK_UN)==0)
		{
			printf("The File was Unlocked.\n");
		}
		else
		{
			printf("The file was not unlocked.\n");
		}
		close(fd);
	}
	else
	{
		printf("Cannot open file %s.\n",path);
		printf("ERR:	%s.\n",strerror(errno));
	}
}

完成加锁后,第一个进程会在等待解锁的时候挂起,此时开启第二个终端运行locktest,代码如下(注意LOCK_NB的注释):

//locktest.c
//
//
#include "file.h"
main()
{
	char *filename = "writetest.txt";
	char path[FILELENGTH]=PATH;
	strcat(path,filename);
	char s[]="ZhangXiao Is Loving Playing Dota2";
	//文件路径与文件名
	/////////////////////////////////////////
	int fd;
	int i;
	extern int errno;
	fd=open(path,O_WRONLY|O_CREAT);//写方式打开,没有则创建
	if(fd!=-1)
	{
		printf("Open File %s.\n",path);
		if(flock(fd,LOCK_EX|LOCK_NB)==0)//不加LOCK_NB,当文件被加锁后,进程将被阻塞直到解锁
		//可以测试去掉LOCK_NB,进程挂起,等另一个进程解锁,这边立刻运行。
		{
			printf("The File was Locked.\n");
		
			if(-1!=write(fd,s,sizeof(s)))
			{
				printf("Write %s to the file %s\n",s,path);
			}
			else
			{
				printf("Cannot write the file %s\n",path);
				printf("ERR:	%s\n",strerror(errno));
			}
		}
		else
		{
			printf("The file was locked by other process.Can't Write.\n");
		}
		close(fd);
	}
	else
	{
		printf("Cannot open file %s\n",path);
		printf("ERR:	%s\n",strerror(errno));
	}

}


### 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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