Linux文件锁定

Question

问题：在Linux平台上创建新文件或覆盖现有文件，以便其他进程可以将其打开以供只读。 使用CreateFile可以执行以下操作：

CreateFile("blah.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ,
           NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

如果另一个文件打开了具有类似标志的文件，则此调用将无法覆盖该文件。

如何在Linux上实现类似的行为？ 假定所有程序都遵守咨询锁。

Answer 1

使用open和咨询性flock锁定，编写者需要持有LOCK_EX独占锁定。 读者不得持有任何锁，然后他们可能会看到文件突然被截断。

普通的fopen可以用于读者。 对于品行端正的作家，

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/file.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

// never truncates
int fd = open("foo.log", O_CREAT|O_WRONLY /*or O_RDWR */, 0644 /* mode */);
if (flock(fd, LOCK_EX|LOCK_NB) != 0) {
    perror("Locking failed - I am not an exclusive writer");
    exit(1);
}

// I hold the exclusive lock - now, truncate the file to 0 bytes
ftruncate(fd, 0);

（为简便起见，省略了其他错误检查）

如果您希望对其中的文件使用<stdio.h>例程，则可以使用fdopen ：

// "w" will not truncate!
FILE *f = fdopen(fd, "w"); // or `r+` for O_RDWR...

请注意，读取器不得在文件上设置LOCK_SH锁，否则写入器将无法打开它。

Answer 2

您正在寻找flock和lockf功能:)

大部分内容都是基于man 2 flock和man lockf ，所以我衷心推荐阅读。

这是来自man lockf

 #include <unistd.h> int lockf(int fd, int cmd, off_t len); 

…

描述

在打开的文件的一部分上应用，测试或删除POSIX锁。 该文件由fd指定，文件描述符打开以供写入，操作由cmd指定，如果len为正，则该部分由字节位置pos..pos + len-1组成；如果len为len，则由pos-len..pos-1组成。为负，其中pos是当前文件位置，如果len为零，则此部分从当前文件位置延伸到无穷大，包括当前和将来的文件结尾位置。 在所有情况下，该节都可能会扩展到当前文件末尾。

在Linux上， lockf()只是fcntl（2）锁定之上的接口。 许多其他系统也以这种方式实现lockf() ，但请注意，POSIX.1 lockf()指定lockf()和fcntl(2)锁之间的关系。 便携式应用程序可能应该避免混合使用这些接口。

有效操作如下：

• F_LOCK在文件的指定部分设置排他锁。 如果此部分（的一部分）已被锁定，则调用将阻塞，直到释放先前的锁定为止。 如果此部分与先前锁定的部分重叠，则两者将合并。 一旦持有锁的进程关闭文件的某些文件描述符，就会释放文件锁。 子进程不会继承这些锁。
• F_TLOCK同F_LOCK但呼叫从未块并返回，而不是如果该文件已被锁定的错误。
• F_ULOCK解锁文件的指示部分。 这可能导致锁定部分被分成两个锁定部分。
• F_TEST测试锁：如果指定的部分已被此过程解锁或锁定，则返回0；否则返回0。 返回-1 ，如果另一个进程持有锁，则将errno为EAGAIN （在某些其他系统上为EACCES ）。

但这仅是排他锁，因此并不真正适用于单写，多读的情况。

我看一下unix套接字（ man unix ）。 它们就像文件或套接字（它们是套接字，但是您可以在它们上使用file-io函数）一样工作，并尝试关联其他人已经拥有的套接字（可以像普通文件一样驻留在文件系统中）失败。

老实说，您尝试做的事情听起来很像IPC（进程间通信），这很好–但是您可能希望了解简单共享内存的协调！ shmget和类似的东西将使您能够以类似于文件的方式打开事物，并且您可以以这种方式直接在进程之间以高性能直接交换数据，而不会造成将数据写入磁盘的麻烦。 （您可以非常相似地将实际文件映射到内存中，但是不能解决锁定问题）。

但是：这些是解决IPC问题的非常底层的方法。 我建议实际使用IPC库。 有很多产品可以满足不同系统的需求-从大型集群类系统的MPI，非常好的基于套接字的系统或类似套接字的灵活系统（想到了ZeroMQ）。