Linux下面的兩種檔案鎖，Linux兩種檔案鎖

Linux下面的兩種檔案鎖，Linux兩種檔案鎖

檔案鎖是一種檔案讀寫機制，在任何特定的時間只允許一個進程訪問一個檔案。利用這種機制能夠使讀寫單個檔案的過程變得更安全。

在這篇文章中，我們將探討Linux中不同類型的檔案鎖，並通過樣本程式來理解它們之間的不同之處。

我們將採取以下的例子來解釋為什麼需要使用檔案鎖。

1、  進程“A”開啟和讀取一個檔案，此檔案包含賬戶相關的一些資訊。

2、  進程“B”也開啟了這個檔案，並讀取了檔案中的資訊。

3、  現在，進程“A”更改了其副本中的一條餘額記錄，並將其寫入檔案。

4、  此時，進程“B”並不知道上次讀取的檔案已經被更改，它還儲存著原始的檔案副本。然後，進程“B”更改了“A”操作的那條相同的記錄，並將記錄寫入檔案。

5、  此時，檔案中將只儲存了進程“B”更改過的記錄。

為了避免這種事情發生，就要使用檔案鎖來確保操作的“序列化”。

 

以下是Linux系統中兩種常用的檔案鎖：

1、  協同鎖

協同鎖要求參與操作的進程之間協同合作。假設進程“A”獲得一個WRITE鎖，並開始向檔案中寫入內容；此時，進程“B”並沒有試圖擷取一個鎖，它仍然可以開啟檔案並向檔案中寫入內容。在此過程中，進程“B”就是一個非合作進程。如果進程“B”試圖擷取一個鎖，那麼整個過程就是一個合作的過程，從而可以保證操作的“序列化”。

只有當參與操作的進程是協同合作的時候，協同鎖才能發揮作用。協同鎖有時也被稱為“非強制”鎖。

 

2、  強制鎖

強制鎖不需要參與操作的進程之間保持協同合作。它利用核心來查檢每個開啟、讀取、寫入操作，從而保證在調用這些操作時不違反檔案上的鎖規則。關於強制鎖的更多資訊，可以在kernal.org上找到。

為了使能Linux中的強制鎖功能，你需要在檔案系統層級上開啟它，同時在單個檔案上開啟它。其步驟是：

1、  掛載檔案系統時使用“-o mand”參數。

2、  對於要開啟強制鎖功能的檔案lock_file，必須開啟set-group-ID位，關閉group-execute位。（選擇此方法的原因是，當你關閉group-execute時，設定set-group-ID就沒有實際的意義了）

 

Linux檔案鎖的樣本

為了理解檔案鎖是如何工作的，我們建立程式檔案file_lock.c：

include <stdio.h>#include <fcntl.h> intmain(intargc, char**argv) {  if(argc > 1) {    intfd = open(argv[1], O_WRONLY);    if(fd == -1) {      printf("Unable to open the file\n");      exit(1);    }    staticstruct flock lock;     lock.l_type = F_WRLCK;    lock.l_start = 0;    lock.l_whence = SEEK_SET;    lock.l_len = 0;    lock.l_pid = getpid();     intret = fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);    printf("Return value of fcntl:%d\n",ret);    if(ret==0) {      while(1) {        scanf("%c", NULL);      }    }  }}

#

 用gcc編譯此程式：

# cc -o file_lock file_lock.c

使用mount命令帶“mand”參數來重新掛載根檔案系統，如下所示。這將在檔案系統層級使能強制鎖功能。注意：你必須切換到root使用者才能執行下面的命令。

# mount -oremount,mand /

在可執行檔（file_lock所在的）目錄中建立兩個名為“advisory.txt”和“mandatory.txt”的檔案。對於“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

測試協同鎖：執行樣本程式，以“advisory.txt”作為參數。

# ./file_lock advisory.txt

此程式將等待使用者的輸入。從另一個終端或控制台，嘗試輸入以下命令列：

# ls >>advisory.txt

在上面的例子中，ls命令會將其輸出寫入到advisory.txt檔案中。即使我們獲得了一個寫入鎖，仍然會有一些進程（非合作）能夠往檔案裡寫入資料。這就是所謂的“協同”鎖。

 

測試強制鎖：再次執行樣本程式，以“mandatory.txt”作為參數。

# ./file_lock mandatory.txt

從另一個終端或控制台，嘗試輸入以下命令列：

# ls >>mandatory.txt

在上面的例子中，ls命令在將其輸出寫入到mandatory.txt檔案之前，會等待檔案鎖被刪除。雖然它仍然是一個非合作進程，但強制鎖起了作用。