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linux文件加鎖函數

發布時間:2024-12-04 17:50:52

1. 在linux中fcntl函數在某個位置加鎖,l_start=30是指在該文件的第30個位元組處開始加鎖么

單位就是位元組,你可以查看man手冊。一般用l_whence就夠了,l_start基於l_whence的相對位移量,內l_whence有SEEK_SET,SEEK_CUR ,SEEK_END 三個值可選。容

2. 「干貨」linux文件系統中的「鎖」

在多進程共享的應用程序中,通過「鎖」來對同一個計算資源進行協同是非常常見的做法,無論在單機或多機的系統、資料庫、文件系統中,都需要依賴「鎖」機制來避免並發訪問導致的不確定結果,今天我們就來講講文件系統中的「鎖」。

首先,文件鎖也是一種互斥機制,可確保多個進程以安全的方式讀取/寫入同一個文件。之所以要對這些多進程業務進行控制,就是因為這些進程的調度是不可預期的,這種時序上的不可預期會對同一個文件資源產生競爭性訪問,從而帶來預期外的結果。

我們可以看一個例子,以便更好地理解這個問題。

假設我們有一個 account.dat 文件,用於存儲帳戶余額,其初始值為「200」。並發系統有兩個進程來更新這個文件上的余額值:

顯然,在順序執行完這兩個進程後,我們期望文件具有以下值:200-20 + 80 = 260。

但是,如果進程的執行不是按預期的順序直徑,在以下這種情況下,可能會出現不一樣的結果:

結果,account.dat 文件中保存的余額就是 280 而不是預期值 260。

Linux 中的文件鎖

像前面提到的,文件鎖是一種在多個進程之間限制文件並發訪問的機制。它僅允許一個進程在特定時間內訪問文件,從而避免更新問題。

我們都知道 rm -rf / 在 Linux 中是非常危險的命令。如果我們以 root 用戶身份執行該命令,它甚至可以刪除正在運行的系統中的所有文件。這是因為 Linux 通常不會自動給打開的文件加鎖,所以即使是正在運行的文件,仍然有可能被 rm 命令刪除。Linux 支持兩種文件鎖:協同鎖(Advisory lock)和強制鎖(Mandatory lock)。

協同鎖(Advisory lock)

協同鎖定不是強制性鎖方案,僅當參與的進程通過顯式獲取鎖進行協作時,它才有效。否則,如果某個進程根本不知道鎖,則這個協同鎖會被忽略掉(意味著各個進程間必須協商並遵守這個協同鎖的機制,才能發揮鎖的作用)。

下面這個例子可以幫助我們更容易地理解協同鎖機制。讓我們先回顧一下我們之前提到的賬戶文件的例子。

首先,我們假設文件 account.dat 仍包含初始值 「200」。

進程 A 獲取 account.dat 文件的排他鎖,然後打開並讀取該文件以獲取當前值:200。

我們必須了解,協同鎖不是由操作系統或文件系統設置的。因此,即使進程 A 鎖定了文件,進程 B 仍然可以通過系統調用自由讀取、寫入或刪除文件。

如果進程 B 不嘗試在獲取鎖的情況下,就執行文件操作,則可以說進程 B 與進程 A 沒有使用協同鎖機制進行合作,仍然會帶來不可預期的結果。

現在,讓我們看一下鎖如何在協作流程中發揮作用:

強制鎖(Mandatory Lock)

與協作鎖不同,強制鎖不需要參與進程之間的任何合作。一旦在文件上激活了強制鎖,操作系統便會阻止其他進程讀取或寫入文件。

要在 Linux 中啟用強制性文件鎖定,必須滿足兩個要求:

使用強制鎖之後,這個鎖會在操作系統級別進行管理和控制。

3. linux中fcntl()函數的使用

前面的這5個基本函數實現了文件的打開、讀寫等基本操作,這一節將討論的是,在文 件已經共享的情況下如何操作,也就是當多個用戶共同使用、操作一個文件的情況,這時,Linux 通常採用的方法是給文件上鎖,來避免共享的資源產生競爭的狀態。
文件鎖包括建議性鎖和強制性鎖。
建議性鎖要求每個上鎖文件的進程都要檢查是否有鎖存,並且尊重已有的鎖。在一般情況下,內核和系統都不使用建議性鎖。強制性鎖是由內 核執行的鎖,當一個文件被上鎖進行寫入操作的時候,內核將阻止其他任何文件對其進行讀寫操作。採用強制性鎖對性能的影響很大,每次讀寫操作都必須檢查是否有鎖存在。
在 Linux 中,實現文件上鎖的函數有lock和fcntl,其中flock用於對文件施加建議性鎖,而fcntl不僅可以施加建議性鎖,還可以施加強制鎖。同時,fcntl還能對文件的某一記錄進行上鎖,也就是記錄鎖。
記錄鎖又可分為讀取鎖和寫入鎖,其中讀取鎖又稱為共享鎖,它能夠使多個進程都能在文件的同一部分建立讀取鎖。而寫入鎖又稱為排斥鎖,在任何時刻只能有一個進程在文件的某個部分上建立寫入鎖。當然,在文件的同一部分不能同時建立讀取鎖和寫入鎖。

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