Linux文件鎖的示例
為了理解文件鎖是如何工作的，我們建立程序文件file_lock.c：
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char **argv) {
if (argc > 1) {
int fd = open(argv[1], O_WRONLY);
if(fd == -1) {
printf("Unable to open the file\n");
exit(1);
}
static struct flock lock;
lock.l_type = F_WRLCK;
lock.l_start = 0;
lock.l_whence = SEEK_SET;
lock.l_len = 0;
lock.l_pid = getpid();
int ret = fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);
printf("Return value of fcntl:%d\n",ret);
if(ret==0) {
while (1) {
scanf("%c", NULL);
}
}
}
}
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用gcc編譯此程序：
| # cc -o file_lock file_lock.c |
使用mount命令帶“mand”參數(shù)來重新掛載根文件系統(tǒng)，如下所示。這將在文件系統(tǒng)級(jí)別使能強(qiáng)制鎖功能。
注意：你必須切換到root用戶才能執(zhí)行下面的命令。
在可執(zhí)行的（file_lock所在的）目錄中創(chuàng)建兩個(gè)名為“advisory.txt”和“mandatory.txt”的文件。對(duì)于“mandatory.txt”使能Set-Group-ID，同時(shí)不使能Group-Execute-Bit，如下所示：
| # touch advisory.txt # touch mandatory.txt
# chmod g+s,g-x mandatory.txt
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測(cè)試協(xié)同鎖：執(zhí)行示例程序，以“advisory.txt”作為參數(shù)。
| # ./file_lock advisory.txt |
此程序?qū)⒌却脩舻妮斎搿牧硪粋€(gè)終端或控制臺(tái)，嘗試輸入以下命令行：
在上面的例子中，ls命令會(huì)將其輸出寫入到advisory.txt文件中。即使我們獲得了一個(gè)寫入鎖，仍然會(huì)有一些進(jìn)程（非合作）能夠往文件里寫入數(shù)據(jù)。這就是所謂的“協(xié)同”鎖。
測(cè)試強(qiáng)制鎖：再次執(zhí)行示例程序，以“mandatory.txt”作為參數(shù)。
| # ./file_lock mandatory.txt |
從另一個(gè)終端或控制臺(tái)，嘗試輸入以下命令行：
在上面的例子中，ls命令在將其輸出寫入到mandatory.txt文件之前，會(huì)等待文件鎖被刪除。雖然它仍然是一個(gè)非合作進(jìn)程，但強(qiáng)制鎖起了作用。
文件鎖是一種文件讀寫機(jī)制，在任何特定的時(shí)間只允許一個(gè)進(jìn)程訪問一個(gè)文件。利用這種機(jī)制能夠使讀寫單個(gè)文件的過程變得更安全。
在這篇文章中，我們將探討Linux中不同類型的文件鎖，并通過示例程序來理解它們之間的不同之處。
我們將采取以下的例子來解釋為什么需要使用文件鎖。
1、進(jìn)程“A”打開和讀取一個(gè)文件，此文件包含賬戶相關(guān)的一些信息。
2、進(jìn)程“B”也打開了這個(gè)文件，并讀取了文件中的信息。
3、現(xiàn)在，進(jìn)程“A”更改了其副本中的一條余額記錄，并將其寫入文件。
4、此時(shí)，進(jìn)程“B”并不知道上次讀取的文件已經(jīng)被更改，它還保存著原始的文件副本。然后，進(jìn)程“B”更改了“A”操作的那條相同的記錄，并將記錄寫入文件。
5、此時(shí)，文件中將只保存了進(jìn)程“B”更改過的記錄。
為了避免這種事情發(fā)生，就要使用文件鎖來確保操作的“序列化”。
以下是Linux系統(tǒng)中兩種常用的文件鎖：
1、協(xié)同鎖
2、強(qiáng)制鎖
1、協(xié)同鎖
協(xié)同鎖要求參與操作的進(jìn)程之間協(xié)同合作。假設(shè)進(jìn)程“A”獲得一個(gè)WRITE鎖，并開始向文件中寫入內(nèi)容；此時(shí)，進(jìn)程“B”并沒有試圖獲取一個(gè)鎖，它仍然可以打開文件并向文件中寫入內(nèi)容。在此過程中，進(jìn)程“B”就是一個(gè)非合作進(jìn)程。如果進(jìn)程“B”試圖獲取一個(gè)鎖，那么整個(gè)過程就是一個(gè)合作的過程，從而可以保證操作的“序列化”。
只有當(dāng)參與操作的進(jìn)程是協(xié)同合作的時(shí)候，協(xié)同鎖才能發(fā)揮作用。協(xié)同鎖有時(shí)也被稱為“非強(qiáng)制”鎖。
2、強(qiáng)制鎖
強(qiáng)制鎖不需要參與操作的進(jìn)程之間保持協(xié)同合作。它利用內(nèi)核來查檢每個(gè)打開、讀取、寫入操作，從而保證在調(diào)用這些操作時(shí)不違反文件上的鎖規(guī)則。關(guān)于強(qiáng)制鎖的更多信息，可以在kernal.org上找到。
為了使能Linux中的強(qiáng)制鎖功能，你需要在文件系統(tǒng)級(jí)別上打開它，同時(shí)在單個(gè)文件上打開它。其步驟是：
1、掛載文件系統(tǒng)時(shí)使用“-omand”參數(shù)。
2、對(duì)于要打開強(qiáng)制鎖功能的文件lock_file，必須打開set-group-ID位，關(guān)閉group-execute位。（選擇此方法的原因是，當(dāng)你關(guān)閉group-execute時(shí)，設(shè)置set-group-ID就沒有實(shí)際的意義了）