8.3. Функция fcntl(): блокировки и другие операции над файлами
8.3. Функция fcntl(): блокировки и другие операции над файлами
Функция fcntl() — это точка доступа к нескольким особым операциям над файлами. Первым аргументом функции является дескриптор файла, вторым указывается код операции. Для некоторых операций требуется также дополнительный, третий аргумент. В этом разделе описана наиболее распространенная операция, выполняемая с помощью функции fcntl(): блокирование файлов.
Функция fcntl() позволяет программе поставить на файл блокировку чтения иди записи. Это напоминает применение исключающих семафоров, которые описывались в главе 5, "Взаимодействие процессов". Блокировка чтения ставится на файл, доступный для чтения. Соответственно блокировка записи ставится на файл, доступный для записи. Несколько процессов могут удерживать блокировку чтения одного и того же файла, но только одному процессу разрешено ставить блокировку записи. Файл не может быть одновременно заблокирован и для чтения, и для записи. Учтите, что наличие блокировки не мешает другим процессам открывать файл и осуществлять чтение/запись его данных, если только они сами не попытаются вызвать функцию fcntl().
Прежде чем ставить блокировку на файл, необходимо создать и обнулить структуру типа flock. В поле l_type должна быть записана константа F_RDLCK в случае блокировки чтения и константа F_WRLCK — в случае блокировки записи. Далее следует вызвать функцию fcntl(), передав ей дескриптор файла, код операции F_SETLCKW и указатель на структуру типа flock. Если аналогичная блокировка уже была поставлена другим процессом, функция fcntl() перейдет в режим ожидания, пока "мешающая" ей блокировка не будет снята.
В листинге 8.2 показана программа, которая открывает для записи указанный файл, а затем ставит на него блокировку записи. Программа ждет нажатия клавиши <Enter>, после чего снимает блокировку и закрывает файл.
Листинг 8.2. (lock-file.c) Установка блокировки записи с помощью функции fcntl()
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char* argv[]) {
char* file = argv[1];
int fd;
struct flock lock;
printf("opening %s ", file);
/* Открытие файла. */
fd = open(file, O_WRONLY);
printf("locking ");
/* инициализация структуры flock. */
memset(&lock, 0, sizeof(lock));
lock.l_type = F_WRLCK;
/* Установка блокировки записи. */
fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);
printf("locked; hit Enter to unlock... ");
/* Ожидание нажатия клавиши <Enter>. */
getchar();
printf("unlocking ");
/* Снятие блокировки. */
lock.l_type = F_UNLCK;
fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);
close(fd);
return 0;
}
Скомпилируйте программу и запустите ее с каким-нибудь тестовым файлом, скажем, /tmp/test-file:
% cc -o lock-file lock-file.с
% touch /tmp/test-file
% ./lock-file /tmp/test-file
opening /tmp/test-file
locking
locked; hit Enter to unlock...
Теперь откройте другое окно и вызовите программу еще раз с тем же файлом:
% ./lock-file /tmp/test-file
opening /tmp/test-file
locking
Пытаясь поставить блокировку на файл, программа сама окажется заблокированной. Вернитесь в первое окно и нажмите <Enter>:
unlocking
В результате программа, запущенная во втором окне, немедленно продолжит свою работу. Если необходимо, чтобы функция fcntl() не переходила в режим ожидания в случае, когда блокировку поставить невозможно, задайте в качестве кода операции константу F_SETLCK, а не F_SETLKW. Если функция обнаружит, что запрашиваемый файл уже заблокирован, она немедленно вернет -1.
В Linux имеется системный вызов flock(), также реализующий операцию блокирования файла. Но у функции fcntl() есть большое преимущество: она работает с файловыми системами NFS[28] (при условии, что сервер NFS имеет относительно недавнюю версию и сконфигурирован правильно). Так что. имея доступ к двум компьютерам, которые монтируют одну и ту же файловую систему через NFS, можно повторить показанный выше пример на двух разных машинах.