參考??linux中fcntl()、lockf、flock的區別

這三個函數的作用都是給文件加鎖，那它們有什么區別呢？

首先flock和fcntl是系統調用，而lockf是庫函數。lockf實際上是fcntl的封裝，所以lockf和fcntl的底層實現是一樣的，對文件加鎖的效果也是一樣的。后面分析不同點時大多數情況是將fcntl和lockf放在一起的。

下面首先看每個函數的使用，從使用的方式和效果來看各個函數的區別。

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1.?flock

l?函數原型

#include<sys/file.h>

int?flock(int?fd,?int?operation);??//?Apply?or?remove?an?advisory?lock?on?the?open?file?specified?by?fd，只是建議性鎖

其中fd是系統調用open返回的文件描述符，operation的選項有：

LOCK_SH?：共享鎖

LOCK_EX?：排他鎖或者獨占鎖

LOCK_UN?:?解鎖。

LOCK_NB：非阻塞（與以上三種操作一起使用）

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關于flock函數，首先要知道flock函數只能對整個文件上鎖，而不能對文件的某一部分上鎖，這是于fcntl/lockf的第一個重要區別，后者可以對文件的某個區域上鎖。

其次，flock只能產生勸告性鎖。我們知道，linux存在強制鎖（mandatory?lock）和勸告鎖（advisory?lock）。所謂強制鎖，比較好理解，就是你家大門上的那把鎖，最要命的是只有一把鑰匙，只有一個進程可以操作。所謂勸告鎖，本質是一種協議，你訪問文件前，先檢查鎖，這時候鎖才其作用，如果你不那么kind，不管三七二十一，就要讀寫，那么勸告鎖沒有任何的作用。而遵守協議，讀寫前先檢查鎖的那些進程，叫做合作進程。

再加上，flock可以有共享鎖和排它鎖，lockf只支持排它鎖，但是fcntl里面參數flock可以有RDLCK讀鎖。

再次，flock和fcntl/lockf的區別主要在fork和dup時候的區別，后面有講。

另外，flock不能再NFS文件系統上使用，如果要在NFS使用文件鎖，請使用fcntl。

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然后，后面講了一堆fork和dup之后flock的表現?？梢匀タ丛?。

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2.?lockf與fcntl

l?函數原型

#include <unistd.h>

int?lockf(int?fd,?int?cmd,?off_t?len);

???fd為通過open返回的打開文件描述符。

???cmd的取值為：

???F_LOCK：給文件互斥加鎖，若文件以被加鎖，則會一直阻塞到鎖被釋放。

???F_TLOCK：同F_LOCK，但若文件已被加鎖，不會阻塞，而回返回錯誤。

???F_ULOCK：解鎖。

???F_TEST：測試文件是否被上鎖，若文件沒被上鎖則返回0，否則返回-1。

???len：為從文件當前位置的起始要鎖住的長度。

???通過函數參數的功能，可以看出lockf只支持排他鎖，不支持共享鎖。

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#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int?fcntl(int?fd,?int?cmd,?...?/*?arg?*/?);（用法：int ret = fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);）

其實的lock就是下面的數據結構：

struct?flock?{

...?

short?l_type;/*?Type?of?lock:?F_RDLCK,?F_WRLCK,?F_UNLCK?*/

short?l_whence;?/*?How?to?interpret?l_start:?SEEK_SET,?SEEK_CUR,?SEEK_END?*/?

off_t?l_start;???/*?Starting?offset?for?lock?*/?

off_t?l_len;?????/*?Number?of?bytes?to?lock?*/?

pid_t?l_pid;?/*?PID?of?process?blocking?our?lock?(F_GETLK?only)?*/?

...????????

???};?

????文件記錄加鎖相關的cmd?分三種：

F_SETLK：申請鎖（讀鎖F_RDLCK，寫鎖F_WRLCK）或者釋放所（F_UNLCK），但是如果kernel無法將鎖授予本進程（被其他進程搶了先，占了鎖），不傻等，返回error。

F_SETLKW：和F_SETLK幾乎一樣，唯一的區別，這廝是個死心眼的主兒，申請不到，就傻等。

F_GETLK：這個接口是獲取鎖的相關信息：?這個接口會修改我們傳入的struct?flock。

???通過函數參數功能可以看出fcntl是功能最強大的，它既支持共享鎖又支持排他鎖，即可以鎖住整個文件，又能只鎖文件的某一部分。

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下面看fcntl/lockf的特性：

1. 可遞歸（同flock）

2.?加讀鎖（共享鎖）文件必須是讀打開的，加寫鎖（排他鎖）文件必須是寫打開。

3.?進程不能使用F_GETLK命令來測試它自己是否再文件的某一部分持有一把鎖。

4.?進程終止時，他所建立的所有文件鎖都會被釋放（同flock）。

5. 任何時候關閉一個描述符時，則該進程通過這一描述符可以引用的文件上的任何一把鎖都被釋放（這些鎖都是該進程設置的），這一點與flock不同。

fd1 = open(pathname, …); lockf(fd1, F_LOCK, 0); fd2 = dup(fd1); close(fd2); 則在close(fd2)后，再fd1上設置的鎖會被釋放，如果將dup換為open，以打開另一描述符上的同一文件，則效果也一樣。 fd1 = open(pathname, …); lockf(fd1, F_LOCK, 0); fd2 = open(pathname, …); close(fd2);

6.?由fork產生的子進程不繼承父進程所設置的鎖，這點與flock也不同。（因為flock創建的鎖是和文件打開表項（struct?file）相關聯的，而不是fd，所以復制出了fd都可以操作這把鎖，所以子進程繼承了父進程的鎖。flock里面要關閉所有復制出的fd，鎖才會釋放）

7.?在執行exec后，新程序可以繼承原程序的鎖，這點和flock是相同的。（如果對fd設置了close-on-exec，則exec前會關閉fd，相應文件的鎖也會被釋放）。

8.?支持強制性鎖（跟flock不同）。下面會講。

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3.?兩種鎖的關系

那么flock和lockf/fcntl所上的鎖有什么關系呢？答案時互不影響。測試程序如下：

#include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/file.h> int main(int argc, char **argv) {int fd, ret;int pid;fd = open("./tmp.txt", O_RDWR);ret = flock(fd, LOCK_EX);printf("flock return ret : %d\n", ret);ret = lockf(fd, F_LOCK, 0);printf("lockf return ret: %d\n", ret);sleep(100);return 0; }

測試結果如下：

$./a.out

flock?return?ret?:?0

lockf?return?ret:?0

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可見flock的加鎖，并不影響lockf的加鎖。兩外我們可以通過/proc/locks查看進程獲取鎖的狀態。

$ps?aux?|?grep?a.out?|?grep?-v?grep

123751???18849??0.0??0.0??11904???440?pts/5????S+???01:09???0:00?./a.out

$sudo?cat?/proc/locks?|?grep?18849

1:?POSIX??ADVISORY??WRITE?18849?08:02:852674?0?EOF

2:?FLOCK??ADVISORY??WRITE?18849?08:02:852674?0?EOF

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我們可以看到/proc/locks下面有鎖的信息：我現在分別敘述下含義：

1)?POSIX?FLOCK?這個比較明確，就是哪個類型的鎖。flock系統調用產生的是FLOCK，fcntl調用F_SETLK，F_SETLKW或者lockf產生的是POSIX類型，可見兩種調用產生的鎖的類型是不同的；

2)?ADVISORY表明是勸告鎖；

3)?WRITE顧名思義，是寫鎖，還有讀鎖；

4)?18849是持有鎖的進程ID。當然對于flock這種類型的鎖，會出現進程已經退出的狀況。

5)?08:02:852674表示的對應磁盤文件的所在設備的主設備好，次設備號，還有文件對應的inode?number。

6)?0表示的是所的其實位置

7)?EOF表示的是結束位置。?這兩個字段對fcntl類型比較有用，對flock來是總是0?和EOF。

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fcntl支持強制性鎖：對一個特定文件打開其設置組ID位(S_ISGID)，并關閉其組執行位(S_IXGRP)，則對該文件開啟了強制性鎖機制。再Linux中如果要使用強制性鎖，則要在文件系統mount時，使用-omand打開該機制。

見這篇文章：

http://blog.jobbole.com/16882/

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用fcntl加鎖：

#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);}}} }

使用mount命令帶“mand”參數來重新掛載根文件系統，如下所示。這將在文件系統級別使能強制鎖功能。注意：你必須切換到root用戶才能執行下面的命令。

# mount -oremount,mand /

在可執行的（file_lock所在的）目錄中創建兩個名為“advisory.txt”和“mandatory.txt”的文件。對于“mandatory.txt”使能Set-Group-ID，同時不使能Group-Execute-Bit，如下所示：

# touch advisory.txt # touch mandatory.txt # chmod g+s,g-x mandatory.txt

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測試協同鎖：

執行示例程序，以“advisory.txt”作為參數。 # ./file_lock advisory.txt 此程序將等待用戶的輸入。

從另一個終端或控制臺，嘗試輸入以下命令行（不檢查鎖，直接輸入）： # ls >>advisory.txt 在上面的例子中，ls命令會將其輸出寫入到advisory.txt文件中。即使我們獲得了一個寫入鎖，仍然會有一些進程（非合作）能夠往文件里寫入數據。這就是所謂的“協同”鎖。

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測試強制鎖：

再次執行示例程序，以“mandatory.txt”作為參數。# ./file_lock mandatory.txt 從另一個終端或控制臺，嘗試輸入以下命令行：# ls >>mandatory.txt 在上面的例子中，ls命令在將其輸出寫入到mandatory.txt文件之前，會等待文件鎖被刪除。雖然它仍然是一個非合作進程，但強制鎖起了作用。

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（完）

轉載于:https://www.cnblogs.com/charlesblc/p/6287631.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux文件锁学习-flock, lockf, fcntl的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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