Posted on 2007-11-26 14:52
lymons 阅读(2422)
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C 、
Unix/Linux
Linux 文件锁是建议锁，也有人把它叫做记录锁，是通过系统调用fcntl(2)来实现的。
这种锁在锁定文件时有两种模式，分别是阻塞(block)和非阻塞模式。
在编码时比较常用的是有一种的非阻塞模式，也就是发现文件已经被其他进程
锁定时，立即返回不予等待。而阻塞模式则正好与它相反，也就是一直等待直到
其他进程释放文件锁为止。
注：关于详细内容请参看《Unix环境高级编程》不过，有的时候也会用到阻塞模式的文件锁，而且会要求不能被一直阻塞，等待
了一定时间后应返回。也就是说，想給阻塞版本的文件锁加上一个超时时间(timeout)。
通过man手册，fcntl(2)里面没有关于在阻塞模式时，设置超时时间的任何描述。
但从man手册里我们发现，文件锁在阻塞时会被信号(signal)中断。所以我们就像
可以利用设置信号软中断来实现一个自己版本的等待超时呢。
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <fcntl.h>
5 #include <sys/types.h>
6 #include <sys/stat.h>
7 #include <signal.h>
8
9 #define readw_lock(fd) \
10 lock_reg((fd), F_SETLKW, F_RDLCK)
11 #define writew_lock(fd) \
12 lock_reg((fd), F_SETLKW, F_WRLCK)
13 #define unlock(fd) \
14 lock_reg((fd), F_SETLK, F_UNLCK)
15
16 typedef int (*LW_FN)(char *fname);
17
18 int
19 lock_reg(int fd, int cmd, int type)
20 {
21 struct flock lock;
22 lock.l_type = type;
23 lock.l_start = 0;
24 lock.l_whence = SEEK_SET;
25 lock.l_len = 0;
26
27 return fcntl(fd, cmd, &lock);
28 }
29
30 void hander(int signo)
31 {
32 // do nothing
33 return;
34 }
35
36 int lockw(char *fname, LW_FN fn, int timeout)
37 {
38 int ret = 0;
39 int fd;
40 struct sigaction act, oact;
41
42 if ((fd = open(fname, O_CREAT | O_RDWR, 0666)) == -1) {
43 printf("open failed!\n");
44 return -1;
45 }
46
47 // set timer to wakeup fcntl
48 act.sa_handler = hander;
49 sigemptyset(&act.sa_mask);
50 act.sa_flags = 0; // here, must be zero for wakeup fcntl
51 sigaction(SIGALRM, &act, &oact);
52
53 int sec = alarm(timeout);
54
55 if (writew_lock(fd) == 0) {
56 alarm(sec);
57 // recovery signal handler.
58 sigaction(SIGALRM, &oact, NULL);
59
60 printf("locked OK!\n");
61
62 // here, add code about file.
63 #ifdef _TEST
64 getchar();
65 ret = 0;
66 #else
67 ret = fn(fname);
68 #endif
69
70 printf("unlocked!\n");
71 unlock(fd);
72 }
73 else {
74 alarm(sec);
75 // recovery signal handler.
76 sigaction(SIGALRM, &oact, NULL);
77 // lock failed, because of timeout.
78 printf("write lock failed\n");
79 ret = -1;
80 }
81
82 return ret;
83 }
84
85 // test code
86 int func(char *fname)
87 {
88 printf("check file:%s 
\n", fname);
89 getchar();
90 return 0;
91 }
92
93 int main()
94 {
95 return lockw("file.lock", func, 5);
96 }
97
98
该程序的原理是，利用了alarm(2)设置的定时器，在一定时间过后会产生SIGALRM信号，会使当前正在
执行的系统调用中断，导致该系统调用(fcntl)返回失败。
上述代码有以下的说明：
1. 信号处理函数hander是一个空函数，里面什么也不做。它的存在就是为了接收SIGALRM信号
2. sigaction的sa_flags成员一定要设置成0，否则不会是系统调用中断
3. 为了防止把以前设置的定时器破坏，不管是加锁成功还是失败都立即恢复以前的定时器。
4. 因为为了接收SIGALRM信号，我们设置了它的信号处理函数。那在加锁失败和成功后也要恢复以前的设定。
注：虽然上面的代码能实现文件锁超时等待的问题，但又引入了另一个问题，就是该代码会破坏以前设定的定时器，即使是后面也恢复了以前的定时器设置，也会有一些副作用。比如：当为了等待其他进程释放文件锁，传递到lockw函数里的等待时间(也就是形参timeout)超过了以前设定的定时器触发时间，那这段期间内的以前设定的定时器就无效了。也就是说, 在调用lockw之前,该进程了已经设定了一个2秒的定时器, 而这个进程在调用lockw时传递的timeout时间为10秒(锁定的阻塞时间为10秒), 那么从调用lockw的那一刻起,2秒的定时器就无效了,知道锁定成功或者失败为止.