一、什么是文件锁定
对于锁这个字,大家一定不会陌生,因为我们生活中就存在着大量的锁,它们各个方面发挥着它的作用,现在世界中的锁的功能都可归结为一句话,就是阻止某些人做某些事,例如,门锁就是阻止除了屋主之外的人进入这个房子,你进入不到这个房子,也就不能使用房子里面的东西。
而因为程序经常需要共享数据,而这通常又是通过文件来实现的,试想一个情况,A进程正在对一个文件进行写操作,而另一个程序B需要对同一个文件进行读操作,并以读取到的数据作为自己程序运行时所需要的数据,这会发生什么情况呢?进程B可能会读到错乱的数据,因为它并不知道另一个进程A正在改写这个文件中的数据。
为了解决类似的问题,就出现了文件锁定,简单点来说,这是文件的一种安全的更新方式,当一个程序正在对文件进行写操作时,文件就会进入一种暂时状态,在这个状态下,如果另一个程序尝试读这个文件,它就会自动停下来等待这个状态结束。Linux系统提供了很多特性来实现文件锁定,其中最简单的方法就是以原子操作的方式创建锁文件。
用回之前的例子就是,文件锁就是当文件在写的时候,阻止其他的需要写或者要读文件的进程来操作这个文件。
二、创建锁文件
创建一个锁文件是非常简单的,我们可以使用open系统调用来创建一个锁文件,在调用open时oflags参数要增加参数O_CREAT和O_EXCL标志,如file_desc = open("/tmp/LCK.test", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, 0444);就可以创建一个锁文件/tmp/LCK.test。O_CREAT|O_EXCL,可以确保调用者可以创建出文件,使用这个模式可以防止两个程序同时创建同一个文件,如果文件(/tmp/LCK.test)已经存在,则open调用就会失败,返回-1。
如果一个程序在它执行时,只需要独占某个资源一段很短的时间,这个时间段(或代码区)通常被叫做临界区,我们需要在进入临界区之前使用open系统调用创建锁文件,然后在退出临界区时用unlink系统调用删除这个锁文件。
注意:锁文件只是充当一个指示器的角色,程序间需要通过相互协作来使用它们,也就是说锁文件只是建议锁,而不是强制锁,并不会真正阻止你读写文件中的数据。
可以看看下面的例子:源文件文件名为filelock1.c,代码如下:
#include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> int main() { const char *lock_file = "/tmp/LCK.test1"; int n_fd = -1; int n_tries = 10; while(n_tries--) { //创建锁文件 n_fd = open(lock_file, O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, 0444); if(n_fd == -1) { //创建失败 printf("%d - Lock already present\n", getpid()); sleep(2); } else { //创建成功 printf("%d - I have exclusive access\n", getpid()); sleep(1); close(n_fd); //删除锁文件,释放锁 unlink(lock_file); sleep(2); } } return 0; }
同时运行同一个程序的两个实例,运行结果为:
从运行的结果可以看出两个程序交叉地对对文件进行锁定,但是真实的操作却是,每次调用open函数去检查/tmp/LCK.test1这个文件是否存在,如果存在open调用就失败,显示有进程已经把这个文件锁定了,如果这个文件不存在,就创建这个文件,并显示许可信息。但是这种做法有一定的缺憾,我们可以看到文件/tmp/LCK.test1被创建了很多次,也被unlink删除了很多次,也就是说我们不能使用已经事先有数据的文件作为这种锁文件,因为如果文件已经存在,则open调用总是失败。
给我的感觉是,这更像是一种对进程工作的协调性安排,更像是二进制信号量的作用,文件存在为0,不存在为1,而不是真正的文件锁定。
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