文件控制操作

在实际应用中，经常会遇到多个程序同时操作一个文件的情况，专业术语为：文件共享，有时也称为竞态。 Linux 中通常采用的方式是对文件上锁，以解决对共享资源的竞争。

文件锁包括建议性锁和强制性锁。建议性锁要求每个相关程序在访问文件之前检查是否有锁存在，并且尊重已有的锁。而强制性锁是由内核执行的锁，当程序对文件上锁并执行写入操作时，内核将阻止其他程序对该文件进行读写操作。采用强制性锁对性能的影响较大，每次读写操作内核都检查是否有锁存在。

在 Linux 中，实现文件上锁的函数有 lockf() 和 fcntl() ，其中 lockf() 函数用于对文件施加建议性锁，而 fcntl() 函数不仅可以施加建议性锁，还可以施加强制性锁。同时， fcntl() 函数还能对文件的某一记录上锁，也就是记录锁。

记录锁又可以分为读取锁和写入锁，其中读取锁又称为共享锁，多个同时执行的程序允许在文件的同一部分建立读取锁。而写入锁又称为排斥锁，在任何时刻只能有一个程序在文件的某个部分建立写入锁。显然，在文件的同一部分不能同时建立读取锁和写入锁。

fcntl() 函数具有丰富的功能，它可以对已打开的文件进行各种操作，不仅能够管理文件锁，还可以获取和设置文件相关标志位，以及复制文件描述符等。

语法如下：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, .../* arg */);点击复制复制失败已复制

参数 fd 为文件描述符，参数 cmd 用来实现函数不同的功能。 cmd 功能设置如下所示：

其中， F_GETFL 和 F_SETFL 用来获取或设置文件状态标志，即文件的打开和关闭中提到的 O_APPEND 、 O_NONBLOCK 等标志位。如需设置，将值传入第三个参数。

F_GETOWN 与 F_SETOWN 用来获取或设置接受 SIGIO 和 SIGURG 信号的进程ID或组ID。

如果 cmd 和锁操作有关，则第三个参数的类型为 struct flock* ，其定义如下：

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) */
}点击复制复制失败已复制

flock 结构体成员如下所示：