Linux中的兩種檔案鎖 協同鎖與強制鎖

2021-06-06 01:22:06 字數 2606 閱讀 3204

檔案鎖是一種檔案讀寫機制，在任何特定的時間只允許乙個程序訪問乙個檔案。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**linux中不同型別的檔案鎖，並通過示例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、  程序「a」開啟和讀取乙個檔案，此檔案包含賬戶相關的一些資訊。

2、  程序「b」也開啟了這個檔案，並讀取了檔案中的資訊。

3、  現在，程序「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，程序「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，程序「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，檔案中將只儲存了程序「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

2、  強制鎖

1、  協同鎖

協同鎖要求參與操作的程序之間協同合作。假設程序「a」獲得乙個write鎖，並開始向檔案中寫入內容；此時，程序「b」並沒有試圖獲取乙個鎖，它仍然可以開啟檔案並向檔案中寫入內容。在此過程中，程序「b」就是乙個非合作程序。如果程序「b」試圖獲取乙個鎖，那麼整個過程就是乙個合作的過程，從而可以保證操作的「序列化」。

只有當參與操作的程序是協同合作的時候，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程序之間保持協同合作。它利用核心來查檢每個開啟、讀取、寫入操作，從而保證在呼叫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，你需要在檔案系統級別上開啟它，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」引數。

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檔案鎖的示例

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 #include int main(int argc, char **argv) 


static struct flock lock;


lock.l_type = f_wrlck;


lock.l_start = 0;


lock.l_whence = seek_set;


lock.l_len = 0;


lock.l_pid = getpid();


int ret = fcntl(fd, f_setlkw, &lock);


printf("return value of fcntl:%d\n",ret);


if(ret==0) }}}
用gcc編譯此程式：

# cc -o file_lock file_lock.c
使用mount命令帶「mand」引數來重新掛載根檔案系統，如下所示。這將在檔案系統級別使能強制鎖功能。注意：你必須切換到root使用者才能執行下面的命令。

# mount -oremount,mand /
在可執行的（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：執行示例程式，以「advisory.txt」作為引數。

# ./file_lock advisory.txt
此程式將等待使用者的輸入。從另乙個終端或控制台，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。即使我們獲得了乙個寫入鎖，仍然會有一些程序（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：再次執行示例程式，以「mandatory.txt」作為引數。

# ./file_lock mandatory.txt
從另乙個終端或控制台，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。雖然它仍然是乙個非合作程序，但強制鎖起了作用。

英文原文：lakshmanan ganapathy    編譯：肖翔

Linux下面的兩種檔案鎖

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