2 种 Linux 文件锁定类型

文件锁定是一种机制，它只允许一个进程在任何特定时间访问文件。通过使用文件锁定机制，许多进程可以以更安全的方式读取/写入单个文件。

在本文中，我们将探索不同类型的 Linux 文件锁定，并使用示例程序了解它们的区别。

我们将通过以下示例来了解为什么需要文件锁定。

1. 进程“A”打开并读取包含帐户相关信息的文件。
2. 进程“B”也打开文件并读取其中的信息。
3. 现在进程“A”更改其副本中记录的帐户余额，并将其写回文件。
4. 无法知道自上次读取以来文件已更改的进程“B”具有陈旧的原始值。然后它会更改同一记录的帐户余额，并将其写回文件中。
5. 现在该文件将仅包含进程“B”所做的更改。

为避免此类问题，使用锁定来确保“序列化”。

以下是两种类型的 Linux 文件锁定：

1. 咨询锁定
2. 强制锁定

1. 建议锁定

咨询锁定需要参与进程的合作。假设进程“A”获得了一个 WRITE 锁，并开始写入文件，而进程“B”在不尝试获得锁的情况下打开文件并写入文件。这里进程“B”是非合作进程。如果进程“B”试图获取锁，则意味着该进程正在合作以确保“序列化”。

只有参与进程合作，建议锁定才会起作用。建议锁定有时也称为“非强制”锁定。

2.强制锁定

强制锁定不需要参与进程的合作。强制锁定导致内核检查每次打开、读取和写入，以验证调用进程没有违反给定文件的锁定。有关强制锁定的更多信息，请访问kernal.org

要在 Linux 中启用强制锁定，您需要在文件系统级别以及单个文件上启用它。要遵循的步骤是：

1. 使用“-o mand”选项挂载文件系统
2. 对于 lock_file，打开 set-group-ID 位并关闭 group-execute 位，以启用对该特定文件的强制锁定。（之所以选择这种方式，是因为当您关闭 group-execute 位时，set-group-ID 对它没有实际意义）

Linux 文件锁定示例

要了解其工作原理，请创建以下 file_lock.c 程序：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char **argv) {
  if (argc > 1) {
    int fd = open(argv[1], O_WRONLY);
    if(fd == -1) {
      printf("Unable to open the file\n");
      exit(1);
    }
    static struct flock lock;

    lock.l_type = F_WRLCK;
    lock.l_start = 0;
    lock.l_whence = SEEK_SET;
    lock.l_len = 0;
    lock.l_pid = getpid();

    int ret = fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);
    printf("Return value of fcntl:%d\n",ret);
    if(ret==0) {
      while (1) {
        scanf("%c", NULL);
      }
    }
  }
}

使用 gcc 编译程序。

# cc -o file_lock file_lock.c

使用 mount 命令使用“mand”选项重新挂载根文件系统，如下所示。这将启用文件系统级别的强制锁定。

注意：您需要是 root 才能执行以下命令。

# mount -oremount,mand /

在可执行文件（file_lock）所在的目录中创建两个文件，分别命名为“advisory.txt”和“mandatory.txt”。启用 Set-Group-ID 并禁用“mandatory.txt”的 Group-Execute-Bit，如下所示

# touch advisory.txt
# touch mandatory.txt
# chmod g+s,g-x mandatory.txt

测试咨​​询锁定：现在以“advisory.txt”作为参数执行示例程序。

# ./file_lock Advisory.txt

程序将等待从用户那里获得输入。从另一个终端或控制台，尝试以下操作

# ls >>advisory.txt

在上面的示例中， ls 命令会将其输出写入advisory.txt 文件。即使我们获得了写锁，仍然有一些其他进程（非合作）可以写入文件。这被称为“咨询”锁定。

测试强制锁定： 再次以“mandatory.txt”为参数执行示例程序。

# ./file_lock mandatory.txt

从另一个终端或控制台，尝试以下操作：

# ls >>mandatory.txt

在上面的示例中， ls 命令将等待锁被移除，然后再将其输出写入mandatory.txt 文件。它仍然是一个非合作过程，但锁定是使用强制锁定来实现的。