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法学Linux文件锁简介
简介
文件锁是一种机制，用于一次仅限制一个进程或用户访问文件。在多用户系统中，当多个进程尝试同时访问同一个文件时，它对于避免冲突至关重要。在Linux中，文件锁是通过使用锁来实现的。锁可以防止其他进程访问文件，直到锁被释放。
在本文中，我们将探讨Linux中的文件锁以及如何使用C代码实现它。我们将讨论不同类型的文件锁，如何创建和释放锁，以及如何在锁定过程中处理可能出现的错误。
文件锁的类型
在Linux中，有两种类型的文件锁：
建议锁
强制锁。
使用fcntl()实现建议锁
建议锁是允许进程请求对文件的锁定，但它们并不阻止其他进程访问或修改文件的文件锁。当多个进程需要访问一个文件，但每个进程都需要确保它对文件的特定部分具有独占访问权限时，建议锁非常有用。
fcntl()函数用于设置文件的建议锁。fcntl()函数可以用来获取对文件特定部分或整个文件的锁。下面的代码示例演示了如何使用fcntl()函数设置文件的建议锁：
示例
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int fd = open(argv[1], O_RDWR);
struct flock fl;
fl.l_type = F_WRLCK; // Set a write lock
fl.l_whence = SEEK_SET; // Start at beginning of file
fl.l_start = 0; // Offset from beginning of file
fl.l_len = 0; // Lock entire file
fl.l_pid = getpid(); // Set process ID
fcntl(fd, F_SETLKW, &fl); // Set the lock
printf("File locked
");
sleep(10); // Sleep for 10 seconds
fl.l_type = F_UNLCK; // Release the lock
fcntl(fd, F_SETLK, &fl); // Unlock the file
printf("File unlocked
");
close(fd);
return 0;
}
上面的代码对命令行参数指定的文 件设置写锁。使用F_SETLKW标志调用fcntl()函数来获取锁。然后，该进程休眠10秒钟以模拟对文件进行的一些操作。最后，使用F_SETLK标志释放锁。
cd Desktop/ $ touch filename.c $ gcc filename.c -o test $ ./test
输出
File locked File unlocked
强制锁的实现
强制锁是防止其他进程访问或修改文件直到锁被释放的文件锁。强制锁由内核设置，进程无法覆盖。当文件至关重要且不得被任何其他进程修改时，强制锁非常有用。
fcntl()函数也用于设置文件的强制锁。F_SETLK标志用于设置文件的强制锁。下面的代码示例演示了如何使用fcntl()函数设置文件的强制锁：
示例
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int fd = open(argv[1], O_RDWR);
struct flock fl;
fl.l_type = F_WRLCK; // Set a write lock
fl.l_whence = SEEK_SET; // Start at beginning of file
fl.l_start = 0; // Offset from beginning of file
fl.l_len = 0; // Lock entire file
fl.l_pid = getpid(); // Set process ID
fcntl(fd, F_SETLK, &fl); // Set the lock
printf("File locked
");
sleep(10); // Sleep for 10
}
输出
File locked File unlocked
Linux系统中的所有锁
查看Linux系统中所有锁的方法有两种：
lslocks命令
cat /proc/locks
使用lslocks命令
在使用lslocks命令之前，让我们了解一下lslocks命令的工作原理。通过lslocks命令，您可以查看Linux系统中当前的所有文件锁。
$ lslocks COMMAND PID TYPE SIZE MODE M START END PATH cron 752 FLOCK WRITE 0 0 0 /run... nautilus 2164 POSIX 3.9M READ 0 1073741826 1073742335 /home/papan/.cache/tracker/meta.db nautilus 2164 POSIX 32K READ 0 128 128 /home/papan/.cache/tracker/meta.db-shm whoopsie 955 FLOCK WRITE 0 0 0 /run/lock... snapd 787 FLOCK WRITE 0 0 0 /... tracker-miner-f 1480 POSIX 3.9M READ 0 1073741826 1073742335 /home/papan/.cache/tracker/meta.db tracker-miner-f 1480 POSIX 32K READ 0 128 128 /home/papan/.cache/tracker/meta.db-shm update-notifier 2049 FLOCK WRITE 0 0 0 /run/user/1000/update-notifier.pid
上面的列表显示了系统中当前被锁定的文件的信息，包括锁的类型、文件路径以及负责持有锁的进程。
使用cat /proc/lock
除了在我们的程序中使用flock系统调用外，我们还可以使用/proc/locks文件查看当前在Linux操作系统中对文件持有的锁。/proc/locks文件是一个虚拟文件系统，它提供有关系统中对文件持有的锁的信息。
要查看/proc/locks文件的内容，我们可以简单地在文本编辑器中打开它，或者在终端中使用cat命令：
$ cat /proc/locks 1: FLOCK ADVISORY WRITE 2049 00:37:94 0 EOF 2: POSIX ADVISORY READ 1480 08:05:280388 128 128 3: POSIX ADVISORY READ 1480 08:05:280384 1073741826 1073742335 4: FLOCK ADVISORY WRITE 787 08:05:703530 0 EOF 5: FLOCK ADVISORY WRITE 955 00:1b:5 0 EOF 6: FLOCK ADVISORY WRITE 752 00:19:1123 0 EOF
结论
文件锁是Linux中一项关键机制，有助于防止数据损坏并确保多进程环境中的数据一致性。在本文中，我们探讨了Linux中文件锁的基础知识，包括不同类型的锁、如何在C程序中使用文件锁以及如何使用lslocks命令查看有关文件锁的信息。
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