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.