Linux中的兩種文件鎖—協同鎖與強制鎖
英文原文：2 Types of Linux File Locking (Advisory， Mandatory Lock Examples)
文件鎖是一種文件讀寫機制，在任何特定的時間只允許一個進程訪問一個文件。利用這種機制能夠使讀寫單個文件的過程變得更安全。
在這篇文章中，我們將探討 Linux 中不同類型的文件鎖，并通過示例程序來理解它們之間的不同之處。
我們將采取以下的例子來解釋為什么需要使用文件鎖。
1、 進程“A”打開和讀取一個文件，此文件包含賬戶相關的一些信息。
2、 進程“B”也打開了這個文件，并讀取了文件中的信息。
3、 現在，進程“A”更改了其副本中的一條余額記錄，并將其寫入文件。
4、 此時，進程“B”并不知道上次讀取的文件已經被更改，它還保存著原始的文件副本。然后，進程“B”更改了“A”操作的那條相同的記錄，并將記錄寫入文件。
5、 此時，文件中將只保存了進程“B”更改過的記錄。
為了避免這種事情發生，就要使用文件鎖來確保操作的“序列化”。
以下是 Linux 系統中兩種常用的文件鎖：
1、 協同鎖
2、 強制鎖
1、 協同鎖
協同鎖要求參與操作的進程之間協同合作。假設進程“A”獲得一個 WRITE 鎖，并開始向文件中寫入內容；此時，進程“B”并沒有試圖獲取一個鎖，它仍然可以打開文件并向文件中寫入內容。在此過程中，進程“B”就是一個非合作進 程。如果進程“B”試圖獲取一個鎖，那么整個過程就是一個合作的過程，從而可以保證操作的“序列化”。
只有當參與操作的進程是協同合作的時候，協同鎖才能發揮作用。協同鎖有時也被稱為“非強制”鎖。
2、 強制鎖
強制鎖不需要參與操作的進程之間保持協同合作。它利用內核來查檢每個打開、讀取、寫入操作，從而保證在調用這些操作時不違反文件上的鎖規則。關于強制鎖的更多信息，可以在 kernal.org 上找到。
為了使能 Linux 中的強制鎖功能，你需要在文件系統級別上打開它，同時在單個文件上打開它。其步驟是：
1、 掛載文件系統時使用“-o mand”參數。
2、 對于要打開強制鎖功能的文件 lock_file，必須打開 set-group-ID 位，關閉 group-execute 位。（選擇此方法的原因是，當你關閉 group-execute 時，設置 set-group-ID 就沒有實際的意義了）
Linux 文件鎖的示例
為了理解文件鎖是如何工作的，我們建立程序文件 file_lock.c：
#include
#include
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 = ;
lock.l_whence = SEEK_SET;
lock.l_len = ;
lock.l_pid = getpid ();
int ret = fcntl (fd, F_SETLKW, &
lock);
printf (
"
Return value of fcntl:%d\n
",ret);
if(ret==) {
while (
1) {
scanf (
"
%c
", NULL);
}
}
}
}
用 gcc 編譯此程序：
# cc -o file_lock file_lock.c
使用 mount 命令帶“mand”參數來重新掛載根文件系統，如下所示。這將在文件系統級別使能強制鎖功能。注意：你必須切換到 root 用戶才能執行下面的命令。
# mount -oremount,mand /
在可執行的（file_lock 所在的）目錄中創建兩個名為“advisory.txt”和“mandatory.txt”的文件。對于“mandatory.txt”使能 Set-Group-ID，同時不使能 Group-Execute-Bit，如下所示：
# touch advisory.txt # touch mandatory.txt # chmod g+s,g-x mandatory.txt
測試協同鎖：執行示例程序，以“advisory.txt”作為參數。
# ./file_lock advisory.txt
此程序將等待用戶的輸入。從另一個終端或控制臺，嘗試輸入以下命令行：
# ls >>advisory.txt
在上面的例子中，ls 命令會將其輸出寫入到 advisory.txt 文件中。即使我們獲得了一個寫入鎖，仍然會有一些進程（非合作）能夠往文件里寫入數據。這就是所謂的“協同”鎖。
測試強制鎖：再次執行示例程序，以“mandatory.txt”作為參數。
# ./file_lock mandatory.txt
從另一個終端或控制臺，嘗試輸入以下命令行：
# ls >>mandatory.txt
在上面的例子中，ls 命令在將其輸出寫入到 mandatory.txt 文件之前，會等待文件鎖被刪除。雖然它仍然是一個非合作進程，但強制鎖起了作用。
英文原文：Lakshmanan Ganapathy 編譯：伯樂在線 – 肖翔