fcntl函数

 

linux下的文件锁定有几种方式，在这里主要说fcntl系统调用实现的锁定

fcntl的原型我们可以在头文件中看到是这样定义的
         #include
         #include

         int fcntl(int fd, int cmd);
         int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
         int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);
在这里我们主要用的是第三种型式即：
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

flock的结构如下
/usr/include/bits/types.h
struct flock
    {
      short int l_type;     /* Type of lock: F_RDLCK, F_WRLCK, or F_UNLCK.    */
      short int l_whence; /* Where `l_start' is relative to (like `lseek').    */
#ifndef __USE_FILE_OFFSET64
      __off_t l_start;      /* Offset where the lock begins.    */
      __off_t l_len;    /* Size of the locked area; zero means until EOF.    */
#else
      __off64_t l_start;    /* Offset where the lock begins.    */
      __off64_t l_len;      /* Size of the locked area; zero means until EOF.    */
#endif
      __pid_t l_pid;    /* Process holding the lock.    */
    };

结构体中l_type 是文件锁定的类型 有F_RDLCK共享性读锁定，F_WRLCK独占性写锁定和F_UNLCK释放锁定
成员 l_whence 和lseek类似，有几个可选的参数 SEEK_SET 文件头 SEEK_CUR当前位置SEEK_END文件末尾 该字段设定锁定的区域的启始地址
区域的长度 l_len 也就是锁定的长度 若该值为0则表示锁定的区域从其起点开始(由l_start和l_whence决定)开始直至最大可能位置为址！ 该值不能在文件的起始位置之前开始或越过该超始位置。
为了锁定整个文件，通常的做法是将l_start说明为0，l_whence说明为SEEK_SET,l_len说明为0

小试牛刀：程序只作演示测试，并没有作太多的错误处理

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void die(char *s)
{
fprintf(stderr,s);
exit(1);
}
int main(void)
{
FILE *fp;
int fd;
struct flock lock;
fp = fopen("a.txt","w");
if (!fp)
    die("open file error\n");

fd = fileno(fp);
  
lock.l_type=F_WRLCK;
lock.l_whence=SEEK_SET;
lock.l_start=0;
lock.l_len=0;
if(fcntl(fd,F_SETLK,&lock)<0)
{
    die("fcntl set error\n");
}
while(1) pause();
}

 

 

  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。

from: http://blog.csai.cn/user1/27828/archives/2007/14604.html

 

 

 

 

 

 

fcntl()用来操作文件描述词的一些特性。参数fd代表欲设置的文件描述词，参数cmd代表欲操作的指令。
有以下几种情况:
F_DUPFD用来查找大于或等于参数arg的最小且仍未使用的文件描述词，并且复制参数fd的文件描述词。执行成功则返回新复制的文件描述词。请参考dup2()。F_GETFD取得close-on-exec旗标。若此旗标的FD_CLOEXEC位为0，代表在调用exec()相关函数时文件将不会关闭。
F_SETFD 设置close-on-exec 旗标。该旗标以参数arg 的FD_CLOEXEC位决定。
F_GETFL 取得文件描述词状态旗标，此旗标为open（）的参数flags。
F_SETFL 设置文件描述词状态旗标，参数arg为新旗标，但只允许O_APPEND、O_NONBLOCK和O_ASYNC位的改变，其他位的改变将不受影响。
F_GETLK 取得文件锁定的状态。
F_SETLK 设置文件锁定的状态。此时flcok 结构的l_type 值必须是F_RDLCK、F_WRLCK或F_UNLCK。如果无法建立锁定，则返回-1，错误代码为EACCES 或EAGAIN。
F_SETLKW F_SETLK 作用相同，但是无法建立锁定时，此调用会一直等到锁定动作成功为止。若在等待锁定的过程中被信号中断时，会立即返回-1，错误代码为EINTR。参数lock指针为flock 结构指针，定义如下
struct flcok
{
short int l_type; /* 锁定的状态*/
short int l_whence;/*决定l_start位置*/
off_t l_start; /*锁定区域的开头位置*/
off_t l_len; /*锁定区域的大小*/
pid_t l_pid; /*锁定动作的进程*/
};
l_type 有三种状态:
F_RDLCK 建立一个供读取用的锁定
F_WRLCK 建立一个供写入用的锁定
F_UNLCK 删除之前建立的锁定
l_whence 也有三种方式:
SEEK_SET 以文件开头为锁定的起始位置。
SEEK_CUR 以目前文件读写位置为锁定的起始位置
SEEK_END 以文件结尾为锁定的起始位置。
 
返回值  成功则返回0，若有错误则返回-1，错误原因存于errno.