一、fcntl函數
功能：操縱文件描述符，改變已打開的文件的屬性
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
cmd的取值可以如下：
復制文件描述符
F_DUPFD (long)
設置/獲取文件描述符標志
F_GETFD (void)
F_SETFD (long)
設置/獲取文件狀態標志
F_GETFL (void)
F_SETFL (long)
獲取/設置文件鎖
F_GETLK
F_SETLK，F_SETLKW
其中復制文件描述符可參見《linux系統編程之文件與I/O（五）：打開文件的內核結構file和重定向》，文件描述符的標志只有一個即FD_CLOEXEC，設置/獲取文件描述符標志看這裡。下面先來看設置/獲取文件狀態標志。
F_SETFL:
On Linux this command can change only the O_APPEND, O_ASYNC, O_DIRECT, O_NOATIME, and O_NONBLOCK flags.
示例程序如下：
/*************************************************************************
> File Name: file_fcntl.c
> Author: Simba
> Mail: [email protected]
> Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST
************************************************************************/
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do { \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
void set_flag(int, int);
void clr_flag(int, int);
int main(int argc, char *argv[])
{
char buf[1024] = {0};
int ret;
/*
int flags;
flags = fcntl(0, F_GETFL, 0);
if (flags == -1)
ERR_EXIT("fcntl get flag error");
ret = fcntl(0, SETFL, flags | O_NONBLOCK); //設置為非阻塞,但不更改其他狀態
if (ret == -1)
ERR_EXIT("fcntl set flag error");
*/
set_flag(0, O_NONBLOCK);
ret = read(0, buf, 1024);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("read error");
printf("buf=%s\n", buf);
return 0;
}
void set_flag(int fd, int flags)
{
int val;
val = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
if (val == -1)
ERR_EXIT("fcntl get flag error");
val |= flags;
if (fcntl(fd, F_SETFL, val) < 0)
ERR_EXIT("fcntl set flag error");
}
void clr_flag(int fd, int flags)
{
int val;
val = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
if (val == -1)
ERR_EXIT("fcntl get flag error");
val &= ~flags;
if (fcntl(fd, F_SETFL, val) < 0)
ERR_EXIT("fcntl set flag error");
}
測試輸出：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/File_IO$ ./file_fcntl
read error: Resource temporarily unavailable
因為將標准輸入的狀態更改為非阻塞，則read不會阻塞等待輸入而立即返回錯誤，errno將被置為EAGAIN，即可以重新嘗試。
二、文件鎖結構體
struct flock {
...
short l_type; /* Type of lock: F_RDLCK,
F_WRLCK, F_UNLCK */
short l_whence; /* How to interpret l_start:
SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
off_t l_start; /* Starting offset for lock */
off_t l_len; /* Number of bytes to lock */
pid_t l_pid; /* PID of process blocking our lock
(F_GETLK only) */
...
};
文件鎖的類型只有兩種，一種是寫鎖也叫排他鎖，一種是讀鎖也就共享鎖，可以有多個進程各持有一個讀鎖，但只能有一個進程持有寫鎖，只有對文件有對應的讀寫權限才能施加對應的鎖類型。中間三個參數 l_whence, l_start, l_len 決定了被鎖定的文件范圍。當fcntl 函數的cmd為F_GETLK時，flock 結構體的 l_pid 參數會返回持有某種類型鎖的進程id。進程退出或者文件描述符被關閉時，會釋放所有的鎖。
示例程序如下：
/*************************************************************************
> File Name: file_flock.c
> Author: Simba
> Mail: [email protected]
> Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST
************************************************************************/
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do { \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
fd = open("test2.txt", O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 0664);
if (fd == -1)
ERR_EXIT("open error");
/* 只有對文件有相應的讀寫權限才能施加對應的文件鎖 */
struct flock lock;
memset(&lock, 0, sizeof(lock));
lock.l_type = F_WRLCK; // 排他鎖,即不允許其他進程再對其加任何類型的鎖，但讀鎖（共享鎖）允許
lock.l_whence = SEEK_SET;
lock.l_start = 0; //從文件開頭開始鎖定
lock.l_len = 0; // 文件全部內容鎖住
if (fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
{
/* 若為F_SETLKW,這時如果鎖已經被其他進程占用，則此進程會阻塞直到其他進程釋放鎖*/
printf("lock success\n");
printf("press any key to unlock\n");
getchar();
lock.l_type = F_UNLCK;
if (fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
printf("unlock success\n");
else
ERR_EXIT("unlock fail");
}
else
ERR_EXIT("lock fail");
return 0; //進程退出會對所有文件解鎖
}
測試如下：
我們先在一個 終端執行程序：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/File_IO$ ./file_flock
lock success
press any key to unlock
現在文件已經被鎖住了，而且沒有按下任何按鍵，所以卡在這裡，也還沒解鎖，接著在另一個終端再次執行同個程序：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/File_IO$ ./file_flock
lock fail: Resource temporarily unavailable
會立即返回錯誤，因為我們希望施加的是排他鎖，而現在前面一個進程正在占用寫鎖還沒釋放，所以嘗試施加鎖失敗，而如果fcntl 函數的cmd 設置為 F_SETLKW，即帶w的版本，則此進程會一直阻塞直到前面一個進程釋放了鎖。