Linux中的两种文件锁—协同锁与强制锁
fmms 12年前
<p> 英文原文：<a href="/misc/goto?guid=4958337816986486563">2 Types of Linux File Locking (Advisory， Mandatory Lock Examples)</a></p> <p> 文件锁是一种文件读写机制，在任何特定的时间只允许一个进程访问一个文件。利用这种机制能够使读写单个文件的过程变得更安全。</p> <p> 在这篇文章中，我们将探讨 Linux 中不同类型的文件锁，并通过示例程序来理解它们之间的不同之处。</p> <p> 我们将采取以下的例子来解释为什么需要使用文件锁。</p> <p> 1、 进程“A”打开和读取一个文件，此文件包含账户相关的一些信息。</p> <p> 2、 进程“B”也打开了这个文件，并读取了文件中的信息。</p> <p> 3、 现在，进程“A”更改了其副本中的一条余额记录，并将其写入文件。</p> <p> 4、 此时，进程“B”并不知道上次读取的文件已经被更改，它还保存着原始的文件副本。然后，进程“B”更改了“A”操作的那条相同的记录，并将记录写入文件。</p> <p> 5、 此时，文件中将只保存了进程“B”更改过的记录。</p> <p> 为了避免这种事情发生，就要使用文件锁来确保操作的“序列化”。</p> <p> 以下是 Linux 系统中两种常用的文件锁：</p> <p> 1、 协同锁</p> <p> 2、 强制锁</p> <p style="text-align:center;"><a title="2 Types of Linux File Locking" rel="lightbox[16882]"><img title="2 Types of Linux File Locking" alt="Linux中的两种文件锁—协同锁与强制锁" src="https://simg.open-open.com/show/9340ded8023ddf62d96c4957f3303912.jpg" width="316" height="428" /></a></p> <p> <strong>1、 协同锁</strong></p> <p> 协同锁要求参与操作的进程之间协同合作。假设进程“A”获得一个 WRITE 锁，并开始向文件中写入内容；此时，进程“B”并没有试图获取一个锁，它仍然可以打开文件并向文件中写入内容。在此过程中，进程“B”就是一个非合作进 程。如果进程“B”试图获取一个锁，那么整个过程就是一个合作的过程，从而可以保证操作的“序列化”。</p> <p> 只有当参与操作的进程是协同合作的时候，协同锁才能发挥作用。协同锁有时也被称为“非强制”锁。</p> <p> <strong>2、 强制锁</strong></p> <p> 强制锁不需要参与操作的进程之间保持协同合作。它利用内核来查检每个打开、读取、写入操作，从而保证在调用这些操作时不违反文件上的锁规则。关于强制锁的更多信息，可以在 <a href="/misc/goto?guid=4958337817789953775" rel="nofollow" target="_blank">kernal.org</a> 上找到。</p> <p> 为了使能 Linux 中的强制锁功能，你需要在文件系统级别上打开它，同时在单个文件上打开它。其步骤是：</p> <p> 1、 挂载文件系统时使用“-o mand”参数。</p> <p> 2、 对于要打开强制锁功能的文件 lock_file，必须打开 set-group-ID 位，关闭 group-execute 位。（选择此方法的原因是，当你关闭 group-execute 时，设置 set-group-ID 就没有实际的意义了）</p> <p> <strong>Linux 文件锁的示例</strong></p> <p> 为了理解文件锁是如何工作的，我们建立程序文件 file_lock.c：</p> <div class="cnblogs_code"> <pre>#include <stdio.h> #include <fcntl.h> <span style="color:#0000ff;">int</span> main ( <span style="color:#0000ff;">int</span> argc, <span style="color:#0000ff;">char</span> **argv) { <span style="color:#0000ff;">if</span> (argc > <span style="color:#800080;">1</span>) { <span style="color:#0000ff;">int</span> fd = open (argv[ <span style="color:#800080;">1</span>], O_WRONLY); <span style="color:#0000ff;">if</span>(fd == - <span style="color:#800080;">1</span>) { printf ( <span style="color:#800000;">"</span> <span style="color:#800000;">Unable to open the file\n</span> <span style="color:#800000;">"</span>); exit ( <span style="color:#800080;">1</span>); } <span style="color:#0000ff;">static</span> <span style="color:#0000ff;">struct</span> flock <span style="color:#0000ff;">lock</span>; <span style="color:#0000ff;">lock</span>.l_type = F_WRLCK; <span style="color:#0000ff;">lock</span>.l_start = ; <span style="color:#0000ff;">lock</span>.l_whence = SEEK_SET; <span style="color:#0000ff;">lock</span>.l_len = ; <span style="color:#0000ff;">lock</span>.l_pid = getpid (); <span style="color:#0000ff;">int</span> ret = fcntl (fd, F_SETLKW, & <span style="color:#0000ff;">lock</span>); printf ( <span style="color:#800000;">"</span> <span style="color:#800000;">Return value of fcntl:%d\n</span> <span style="color:#800000;">"</span>,ret); <span style="color:#0000ff;">if</span>(ret==) { <span style="color:#0000ff;">while</span> ( <span style="color:#800080;">1</span>) { scanf ( <span style="color:#800000;">"</span> <span style="color:#800000;">%c</span> <span style="color:#800000;">"</span>, NULL); } } } } </fcntl.h> </stdio.h></pre> </div> <p style="text-align:left;"> 用 gcc 编译此程序：</p> <div class="cnblogs_code"> <pre># cc -o file_lock file_lock.c</pre> </div> <p style="text-align:left;"> 使用 mount 命令带“mand”参数来重新挂载根文件系统，如下所示。这将在文件系统级别使能强制锁功能。<strong>注意：</strong>你必须切换到 root 用户才能执行下面的命令。</p> <div class="cnblogs_code"> <pre># mount -oremount,mand /</pre> </div> <p style="text-align:left;"> 在可执行的（file_lock 所在的）目录中创建两个名为“advisory.txt”和“mandatory.txt”的文件。对于“mandatory.txt”使能 Set-Group-ID，同时不使能 Group-Execute-Bit，如下所示：</p> <div class="cnblogs_code"> <pre># touch advisory.txt # touch mandatory.txt # chmod g+s,g-x mandatory.txt</pre> </div> <p><strong> 测试协同锁：</strong>执行示例程序，以“advisory.txt”作为参数。</p> <div class="cnblogs_code"> <pre># ./file_lock advisory.txt</pre> </div> <p> 此程序将等待用户的输入。从另一个终端或控制台，尝试输入以下命令行：</p> <div class="cnblogs_code"> <pre># ls >>advisory.txt</pre> </div> <p> 在上面的例子中，ls 命令会将其输出写入到 advisory.txt 文件中。即使我们获得了一个写入锁，仍然会有一些进程（非合作）能够往文件里写入数据。这就是所谓的“协同”锁。</p> <p> <strong>测试强制锁：</strong>再次执行示例程序，以“mandatory.txt”作为参数。</p> <div class="cnblogs_code"> <pre># ./file_lock mandatory.txt</pre> </div> <p> 从另一个终端或控制台，尝试输入以下命令行：</p> <div class="cnblogs_code"> <pre># ls >>mandatory.txt</pre> </div> <p> 在上面的例子中，ls 命令在将其输出写入到 mandatory.txt 文件之前，会等待文件锁被删除。虽然它仍然是一个非合作进程，但强制锁起了作用。</p> <p> 英文原文：<a href="/misc/goto?guid=4958337816986486563" rel="nofollow" target="_blank">Lakshmanan Ganapathy</a> 编译：<a title="伯乐在线" href="/misc/goto?guid=4958185140659301754" target="_blank">伯乐</a>在线 – <a href="/misc/goto?guid=4958337820047243751" target="_blank">肖翔</a></p>