Posted on 2007-11-26 14:52
lymons 閱讀(2502)
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C 、
Unix/Linux
Linux 文件鎖是建議鎖，也有人把它叫做記錄鎖，是通過系統調用fcntl(2)來實現的。
這種鎖在鎖定文件時有兩種模式，分別是阻塞(block)和非阻塞模式。
在編碼時比較常用的是有一種的非阻塞模式，也就是發現文件已經被其他進程
鎖定時，立即返回不予等待。而阻塞模式則正好與它相反，也就是一直等待直到
其他進程釋放文件鎖為止。
注：關于詳細內容請參看《Unix環境高級編程》不過，有的時候也會用到阻塞模式的文件鎖，而且會要求不能被一直阻塞，等待
了一定時間后應返回。也就是說，想給阻塞版本的文件鎖加上一個超時時間(timeout)。
通過man手冊，fcntl(2)里面沒有關于在阻塞模式時，設置超時時間的任何描述。
但從man手冊里我們發現，文件鎖在阻塞時會被信號(signal)中斷。所以我們就像
可以利用設置信號軟中斷來實現一個自己版本的等待超時呢。
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
該程序的原理是，利用了alarm(2)設置的定時器，在一定時間過后會產生SIGALRM信號，會使當前正在
執行的系統調用中斷，導致該系統調用(fcntl)返回失敗。
上述代碼有以下的說明：
1. 信號處理函數hander是一個空函數，里面什么也不做。它的存在就是為了接收SIGALRM信號
2. sigaction的sa_flags成員一定要設置成0，否則不會是系統調用中斷
3. 為了防止把以前設置的定時器破壞，不管是加鎖成功還是失敗都立即恢復以前的定時器。
4. 因為為了接收SIGALRM信號，我們設置了它的信號處理函數。那在加鎖失敗和成功后也要恢復以前的設定。
注：雖然上面的代碼能實現文件鎖超時等待的問題，但又引入了另一個問題，就是該代碼會破壞以前設定的定時器，即使是后面也恢復了以前的定時器設置，也會有一些副作用。比如：當為了等待其他進程釋放文件鎖，傳遞到lockw函數里的等待時間(也就是形參timeout)超過了以前設定的定時器觸發時間，那這段期間內的以前設定的定時器就無效了。也就是說, 在調用lockw之前,該進程了已經設定了一個2秒的定時器, 而這個進程在調用lockw時傳遞的timeout時間為10秒(鎖定的阻塞時間為10秒), 那么從調用lockw的那一刻起,2秒的定時器就無效了,知道鎖定成功或者失敗為止.