fcntl函数

     

fcntl函数

 

该函数可以改变已打开的文件的性质。
     #include
     int fcntl(int fields, int cmd, .../* int arg */); //若成功则依赖于cmd,若出错则返回-1
 
   第三个参数总是一个整数，与上面所示函数原型中的注释部分相对应。但是在作为记录锁用时，第三个参数则是指向一个结构的指针。
   fcntl函数有5种功能：
     1.复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.
     2.获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
     3.获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
     4.获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
     5.获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).

#include
#include
#include
#include
using namespace std;

int main(int argc,char* argv[])
{
  int fd,var;
  //  fd=open("new",O_RDWR);

  if (argc!=2)
  {
      perror("--");
      cout<<"请输入参数，即文件名！"<  }

  if((var=fcntl(atoi(argv[1]), F_GETFL, 0))<0)
  {
     strerror(errno);
     cout<<"fcntl file error."<  }

  switch(var & O_ACCMODE)
  {
   case O_RDONLY : cout<<"Read only.."<                   break;

   case O_WRONLY : cout<<"Write only.."<                   break;

   case O_RDWR   : cout<<"Read wirte.."<                   break;

   default  : break;
  }

 if (val & O_APPEND)
    cout<<",append"<
 if (val & O_NONBLOCK)
    cout<<",noblocking"<
 cout<<"exit 0"<
 exit(0);
}

fcntl文件锁有两种类型：建议性锁和强制性锁
    建议性锁是这样规定的：每个使用上锁文件的进程都要检查是否有锁存在，当然还得尊重已有的锁。内核和系统总体上都坚持不使用建议性锁，它们依靠程序员遵守这个规定。
    强制性锁是由内核执行的。当文件被上锁来进行写入操作时，在锁定该文件的进程释放该锁之前，内核会阻止任何对该文件的读或写访问，每次读或写访问都得检查锁是否存在。

    系统默认fcntl都是建议性锁，强制性锁是非POSIX标准的。如果要使用强制性锁，要使整个系统可以使用强制性锁，那么得需要重新挂载文件系统， mount使用参数 -0 mand打开强制性锁，或者关闭已加锁文件的组执行权限并且打开该文件的set-GID权限位。
    建议性锁只在cooperating processes之间才有用，对cooperating process的理解是最重要的，它指的是会影响其它进程的进程或被别的进程所影响的进程，举两个例子：
   （1）我们可以同时在两个窗口中运行同一个命令，对同一个文件进行操作，那么这两个进程就是cooperating processes；
   (2) cat file | sort， 那么cat和sort产生的进程就是使用了pipe的cooperating processes。

    使用fcntl文件锁进行I/O操作必须小心：进程在开始任何I/O操作前如何去处理锁，在对文件解锁前如何完成所有的操作，是必须考虑的。如果在设置锁之前打开文件，或者读取该锁之后关闭文件，另一个进程就可能在上锁/解锁操作和打开/关闭操作之间的几分之一秒内访问该文件。当一个进程对文件加锁后，无论它是否释放所加的锁，只要文件关闭，内核都会自动释放加在文件上的建议性锁（这也是建议性锁和强制性锁的最大区别）, 所以不要想设置建议性锁来达到永久不让别的进程访问文件的目的(强制性锁才可以)^_^；强制性锁则对所有进程起作用。

     fcntl使用三个参数 F_SETLK/F_SETLKW， F_UNLCK和F_GETLK, 来分别要求、释放、测试record locks， record locks是对文件一部分而不是整个文件的锁，这种细致的控制使得进程更好地协作以共享文件资源。fcntl能够用于读取锁和写入锁，read lock也叫shared lock（共享锁）, 因为多个cooperating process能够在文件的同一部分建立读取锁；write lock被称为exclusive lock(排斥锁)， 因为任何时刻只能有一个cooperating process在文件的某部分上建立写入锁。如果cooperating processes对文件进行操作，那么它们可以同时对文件加read lock， 在一个cooperating process加write lock之前，必须释放别的cooperating process加在该文件的read lock和wrtie lock， 也就是说，对于文件只能有一个write lock存在，read lock和wrtie lock不能共存。

 

 

 

【fcntl系统调用】  
   
功能描述：  
根据文件描述词来操作文件的特性。
 
用法：  
int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);
 
 
参数：  
fd：文件描述词。
cmd：操作命令。
arg：供命令使用的参数。
lock：同上。
 
有以下操作命令可供使用

一.  F_DUPFD
复制文件描述词 。

二.  FD_CLOEXEC
设置close-on-exec标志。如果FD_CLOEXEC位是0，执行execve的过程中，文件保持打开。反之则关闭。

三.   F_GETFD
读取文件描述词标志。

四.   F_SETFD
设置文件描述词标志。

五.  F_GETFL
读取文件状态标志。

六.   F_SETFL
设置文件状态标志。其中O_RDONLY， O_WRONLY， O_RDWR， O_CREAT，  O_EXCL， O_NOCTTY 和 O_TRUNC不受影响，可以更改的标志有 O_APPEND，O_ASYNC， O_DIRECT， O_NOATIME 和 O_NONBLOCK。

七.  F_GETLK, F_SETLK 和 F_SETLKW
获取，释放或测试记录锁，使用到的参数是以下结构体指针

 struct flock {
             ...
             short l_type;    /* 锁类型： F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
             short l_whence;  /* l_start字段参照点： SEEK_SET(文件头), SEEK_CUR(文件当前位置), SEEK_END(文件尾) */
             off_t l_start;   /* 相对于l_whence字段的偏移量  */
             off_t l_len;     /* 需要锁定的长度 */
             pid_t l_pid;     /* 当前获得文件锁的进程标识（F_GETLK）  */
             ...
         };


F_SETLK：在指定的字节范围获取锁（F_RDLCK, F_WRLCK）或者释放锁（F_UNLCK）。如果与另一个进程的锁操作发生冲突，返回 -1并将errno设置为EACCES或EAGAIN。
        
F_SETLKW：行为如同F_SETLK，除了不能获取锁时会睡眠等待外。如果在等待的过程中接收到信号，会立即返回并将errno置为EINTR。

F_GETLK：获取文件锁信息。

F_UNLCK：释放文件锁。
   
为了设置读锁，文件必须以读的方式打开。为了设置写锁，文件必须以写的方式打开。为了设置读写锁，文件必须以读写的方式打开。

八. 信号管理
F_GETOWN, F_SETOWN, F_GETSIG 和 F_SETSIG 被用于IO可获取的信号。

F_GETOWN：获取当前在文件描述词 fd上接收到SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。

F_SETOWN：设置将要在文件描述词fd上接收SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。

F_GETSIG：获取标识输入输出可进行的信号。

F_SETSIG：设置标识输入输出可进行的信号。

使用以上命令，大部分时间程序无须使用select()或poll()即可实现完整的异步I/O。

九. 租约（ Leases）
F_SETLEASE 和 F_GETLEASE 被用于当前进程在文件上的租约。文件租约提供当一个进程试图打开或折断文件内容时，拥有文件租约的进程将会被通告的机制。

F_SETLEASE：根据以下符号值设置或者删除文件租约

1.F_RDLCK设置读租约，当文件由另一个进程以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。
2.F_WRLCK设置写租约，当文件由另一个进程以读或以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。
3.F_UNLCK删除文件租约。

F_GETLEASE：获取租约类型。

十.文件或目录改变通告
（linux 2.4以上）当fd索引的目录或目录中所包含的某一文件发生变化时，将会向进程发出通告。arg参数指定的通告事件有以下，两个或多个值可以通过或运算组合。
1.DN_ACCESS 文件被访问 (read, pread, readv)
2.DN_MODIFY 文件被修改(write, pwrite,writev, truncate, ftruncate)
3.DN_CREATE 文件被建立(open, creat, mknod, mkdir, link, symlink, rename)
4.DN_DELETE 文件被删除(unlink, rmdir)
5.DN_RENAME 文件被重命名(rename)
6.DN_ATTRIB 文件属性被改变(chown, chmod, utime[s])

返回说明：  
成功执行时，对于不同的操作，有不同的返回值
F_DUPFD： 新文件描述词
F_GETFD：  标志值
F_GETFL：  标志值
F_GETOWN： 文件描述词属主
F_GETSIG： 读写变得可行时将要发送的通告信号，或者0对于传统的SIGIO行为

对于其它命令返回0。

失败返回-1，errno被设为以下的某个值  
EACCES/EAGAIN: 操作不被允许，尚未可行
EBADF: 文件描述词无效
EDEADLK: 探测到可能会发生死锁
EFAULT: 锁操作发生在可访问的地址空间外
EINTR: 操作被信号中断
EINVAL： 参数无效
EMFILE: 进程已超出文件的最大可使用范围
ENOLCK: 锁已被用尽
EPERM:权能不允许