UNIX环境高级编程：记录上锁（fcntl函数）以及死锁检测

一、记录锁 record locking

功能：当一个进程正在读或修改文件的某个部分时，它可以阻止其它进程修改同一文件区。

字节范围锁 byte-range locking

二、历史

flock函数，可以锁整个文件，不能锁文件中的一部分。

fcntl函数，增加了记录锁的功能。

lockf函数，在fcntl基础上构造了lockf函数，提供一个简化的接口。可以锁文件中任意字节数的区域

三、fcntl 记录锁

函数原型：

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *flockptr);  
      
      
/* 
cmd = F_GETLK，测试能否建立一把锁 
cmd = F_SETLK，设置锁 
cmd = F_SETLKW， 阻塞设置一把锁 
     
     
*/
//POSIX只定义fock结构中必须有以下的数据成员，具体实现可以增加  
struct flock {  
      short l_type;    /* 锁的类型: F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
      short l_whence;  /* 加锁的起始位置:SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
      off_t l_start;   /* 加锁的起始偏移，相对于l_whence */
      off_t l_len;     /* 上锁的字节数*/
      pid_t l_pid;     /* 已经占用锁的PID(只对F_GETLK 命令有效) */
      /*...*/
};

（1）所希望的锁类型：F_RDLCK（共享读锁）、F_WRLCK（独占性写锁）、F_UNLCK（解锁一个区域）。

（2）要加锁或解锁区域的起始字节偏移量由l_start和l_whence两者决定。

（3）注意：该区域可以在当前文件尾端开始或越过其尾端处开始，但是不能在文件起始位置之前开始。

（4）如若l_len为0，则表示锁的区域从其起点（由l_start和l_whence决定）开始直至最大可能偏移量为止。

（5）为了锁住整个文件，我们设置l_start和l_whence，使锁的起点在文件起始处，并说明长度（l_len）为0。

上面提到了两种类型的锁：共享读锁（F_RDLCK）和独占写锁（F_WRLCK），基本规则是：

多个进程在一个给定的字节上可以有一把共享的读锁，但是在一个给定字节上只能有一个进程独用的一把写锁。进一步而言，如果在一个给定字节上已经有一把或多把读锁，则不能再该字节上再加写锁；如果在一个字节上已经有一把独占性的写锁，则不能再对它加任何读锁。    

不同进程锁请求的读写锁规则：

-------------------                   加读锁         加写锁

无锁                                      允许             允许

一个或多个读锁                    允许             拒绝

一个写锁                              拒绝             拒绝

注意：上面这个规则适用于不同进程提出的锁请求，并不适用于单个进程提出的多个锁请求。单个进程提出多个锁请求的时候，以最后一次锁作为标准，即新锁替换旧锁对于同一文件，如果一直有不同的进程连续的对其添加读锁，则其它欲对其添加阻塞写锁的进程有可能延长等待时间（这样的情况，对于添加写锁的进程会出现饿死情况）。

在读锁时，该描述符必须是读打开；加写锁时，该描述符必须是写打开。

F_GETLK： 判断由flockptr所描述的锁是否会被另外一把锁所排斥（阻塞）。如果存在一把锁，它阻止创建由flockptr所描述的锁，则把该现存锁的信息写到flockptr指向的结构中。如果不存在这种情况，则除了将l_type设置为F_UNLCK之外，flockptr所指向结构中的其他信息保持不变。

F_SETLK ： 获取（l_type为F_RDLCK或F_WRLCK）或释放由flockptr指向flock结构所描述的锁，如果无法获取锁时，该函数会立即返回一个EACCESS或EAGAIN错误，而不会阻塞。

F_SETLKW：  F_SETLKW和F_SETLK的区别是，无法设置锁的时候，调用线程会阻塞到该锁能够授权位置。

这里需要注意的是，用F_GETLK测试能否建立一把锁，然后接着用F_SETLK或F_SETLKW企图建立一把锁，由于这两者不是一个原子操作，所以不能保证两次fcntl之间不会有另外一个进程插入并建立一把相关的锁，从而使一开始的测试情况无效。所以一般不希望上锁时阻塞，会直接通过调用F_SETLK，并对返回结果进行测试，以判断是否成功建立所要求的锁。

（编辑：云计算网_泰州站长网）

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