Teknik untuk pengaturcaraan sistem Linux: menggunakan fcntl() untuk melaksanakan kunci baca-tulis

Kunci baca-tulis ialah mekanisme penyegerakan yang biasa digunakan, yang membolehkan berbilang proses atau utas melakukan operasi baca serentak atau operasi tulis saling eksklusif pada sumber yang sama, dengan itu meningkatkan kecekapan dan keselamatan sistem. Dalam pengaturcaraan sistem Linux, terdapat banyak cara untuk melaksanakan kunci baca-tulis, seperti menggunakan perpustakaan pthread, menggunakan kunci fail, dsb. Artikel ini akan memperkenalkan anda kepada kaedah menggunakan panggilan sistem fcntl() untuk melaksanakan kunci baca-tulis, serta prinsip, penggunaan, kelebihan dan keburukannya, supaya anda boleh menggunakan dan memahami teknik ini dengan lebih baik dalam pengaturcaraan sistem Linux.

Apabila berbilang proses membaca dan menulis akses kepada fail yang sama, untuk memastikan integriti data, fail tersebut perlu dikunci. Fail boleh dikunci dan dibuka melalui fungsi fcntl().

1. fcntl

1.1. Penerangan fungsi: Memanipulasi ciri fail berdasarkan deskriptor fail.

1.2 Penggunaan:

int fcntl(int fd, int cmd);

int fcntl(int fd, int cmd, arg panjang);

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

fd: deskriptor fail.

cmd: Perintah operasi.

arg: Parameter yang digunakan oleh arahan Sama ada parameter arg diperlukan bergantung pada arahan cmd.

kunci: maklumat kunci.

2.Contoh kunci baca-tulis

Buat dua fail baharu, kod sumber ditunjukkan dalam 2.1 dan 2.2 di bawah.

2.1. Tambahkan kunci baca pada fail

#include 

\#include 

\#include 

\#include 

\#include 

int main(int argc, const char * argv [ ])

{

int fd = open("test.c", O_RDONLY);

if (fd == -1)

{

perror("open failed:");

return -1;

}

struct stat sta;

fstat(fd,&sta);

struct flock lock;  

lock.l_len = sta.st_size;

lock.l_pid = getpid();

lock.l_start = 0;

lock.l_type = F_RDLCK;

lock.l_whence = SEEK_SET;

printf("进程pid: %d\n",lock.l_pid);

if(fcntl(fd,F_SETLK,&lock) == -1)

{

perror("fcntl fail ");

return -1;

}

else

{

printf("add read lock success!\n");

}

sleep(10);

close(fd);

return 0;

}

2.2.给文件加写锁

\#include 

\#include 

\#include 

\#include 

\#include 

int main(int argc, const char * argv [ ])

{

int fd = open("test.c", O_WRONLY);

if (fd == -1)

{

perror("open failed:");

return -1;

}

struct stat sta;

fstat(fd,&sta);

struct flock lock;  

lock.l_len = sta.st_size;

lock.l_pid = getpid();

lock.l_start = 0;

lock.l_type = F_WRLCK;

lock.l_whence = SEEK_SET;

printf("进程pid: %d\n",lock.l_pid);

while(fcntl(fd,F_SETLK,&lock) == -1 )

{

perror("fcntl:");

sleep(1);

struct flock lock_1;

lock_1 = lock;

lock_1.l_type = F_WRLCK;  //

fcntl(fd,F_GETLK,&lock_1);//获取文件锁状态，及加锁（lock_1.l_type）能否成功

switch(lock_1.l_type)

{

case F_RDLCK:

printf("检测到读锁 pid = %d \n",lock_1.l_pid);

break;

case F_WRLCK:

printf("检测到写锁 pid = %d \n",lock_1.l_pid);

break;

case F_UNLCK:

printf("检测到已解锁.pid = %d \n",lock_1.l_pid);

}

}

printf("写锁设置成功\n");

getchar();

close(fd);

return 0;

}

/*

Nota:

1. Lock_1 dalam fcntl(fd,F_GETLK,&lock_1) mesti dimulakan dan lock_1.l_type mesti ditetapkan kepada kunci yang sepadan untuk menentukan sama ada kunci boleh berjaya dikunci dan sebab kegagalan.

2. Apabila GETLK, fcntl mula-mula mengesan sama ada terdapat kunci yang boleh menghalang penguncian ini Jika ada, ia akan menimpa maklumat struktur kawanan (lock_1). Jika tidak, tetapkan jenis lock_1.l_type kepada F_UNLCK.

*/

Untuk kunci tulis (kunci eksklusif F_WRLCK), hanya satu proses boleh menikmati kunci eksklusif pada mana-mana kawasan tertentu fail.

Untuk kunci baca (kunci kongsi F_RDLCK), banyak proses berbeza boleh memegang kunci kongsi pada kawasan yang sama pada fail pada masa yang sama. Untuk memegang kunci yang dikongsi, fail mesti dibuka untuk membaca atau membaca/menulis. Selagi mana-mana proses memiliki kunci kongsi, tiada proses lain boleh mendapatkan kunci eksklusif.

Kompil dan laksanakan secara berasingan:

3 Lakukan kunci baca dahulu, kemudian tulis kunci. Keputusan adalah seperti berikut:

liu@ubuntu:~/learn/lrn_linux$ ./readlock.out 

进程pid: 16458

add read lock success!

liu@ubuntu:~/learn/lrn_linux$ ./writelock.out 

进程pid: 16459

fcntl:: Resource temporarily unavailable

检测到读锁 pid = 16458 

fcntl:: Resource temporarily unavailable

检测到读锁 pid = 16458 

fcntl:: Resource temporarily unavailable

检测到读锁 pid = 16458 

fcntl:: Resource temporarily unavailable

检测到读锁 pid = 16458 

fcntl:: Resource temporarily unavailable

检测到读锁 pid = 16458 

fcntl:: Resource temporarily unavailable

检测到读锁 pid = 16458 

fcntl:: Resource temporarily unavailable

检测到读锁 pid = 16458 

fcntl:: Resource temporarily unavailable

检测到已解锁.pid = 16459 

Tulis set kunci berjaya

Dapat dilihat bahawa apabila fail diduduki oleh kunci baca, kunci tulis (kunci eksklusif) tidak boleh ditambah

4 Jika anda menjalankan kunci tulis dahulu dan kemudian kunci baca, hasilnya akan seperti berikut:

.

liu@ubuntu:~/learn/lrn_linux$ ./writelock.out 

Proses pid: 16349

Tulis set kunci berjaya

liu@ubuntu:~/learn/lrn_linux$ ./readlock.out 

Proses pid: 16350

fcntl fail : Resource temporarily unavailable

Jadi, penguncian berjaya.

Melalui artikel ini, anda harus mempunyai pemahaman asas tentang kaedah menggunakan fcntl() untuk melaksanakan kunci baca-tulis dalam pengaturcaraan sistem Linux, dan mengetahui prinsip, penggunaan, kelebihan dan keburukannya. Anda juga harus memahami tujuan dan kesan penggunaan fcntl() untuk melaksanakan kunci baca-tulis, dan cara menggunakan dan mengkonfigurasi fcntl() dengan betul dalam pengaturcaraan sistem Linux. Kami mengesyorkan agar anda menggunakan fcntl() untuk mencapai matlamat anda dalam senario di mana anda perlu melaksanakan kunci baca-tulis. Pada masa yang sama, kami juga mengingatkan anda untuk memberi perhatian kepada beberapa isu dan cabaran yang berpotensi apabila menggunakan fcntl(), seperti keserasian, mudah alih, prestasi, dsb. Saya harap artikel ini dapat membantu anda menggunakan pengaturcaraan sistem Linux dengan lebih baik dan membolehkan anda menguasai kemahiran dan kelebihan fcntl() di bawah Linux.

Atas ialah kandungan terperinci Teknik untuk pengaturcaraan sistem Linux: menggunakan fcntl() untuk melaksanakan kunci baca-tulis. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!