linux 文件记录锁详解

一： linux记录锁更恰当的称呼应该是范围锁，它是对文件某个范围的锁定。

关于记录锁的功能就是fcntl提供的第五个功能，具体使用如下：

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

cmd = F_GETLK， 主要用来检测是否有某个已存在锁会妨碍将新锁授予调用进程，
　　　　　　　　如果没有这样的锁，lock所指向的flock结构的l_type成员就会被置成F_UNLCK，
　　　　　　　　否则已存在的锁的信息将会写入lock所指向的flock结构中cmd = F_SETLK，设置锁

cmd = F_SETLK,　设置（l_type为F_RDLCK或F_WRLCK）或释放由lock指向flock结构所描述的锁，
　　　　　　　　如果无法设置锁时，该函数会立即返回一个EACCESS或EAGAIN错误，而不会阻塞。

cmd = F_SETLKW,  F_SETLKW和F_SETLK的区别是，无法设置锁的时候，调用进程程会阻塞到该锁
　　　　　　　　 能够授权位置。

这里需要注意的是，用F_GETLK测试能否建立一把锁，然后接着用F_SETLK或F_SETLKW企图建立一把锁，
由于这两者不是一个原子操作，所以不能保证两次fcntl之间不会有另外一个进程插入并建立一把相关的锁，
从而使一开始的测试情况无效。所以一般不希望上锁时阻塞，会直接通过调用F_SETLK，并对返回结果进行
测试，以判断是否成功建立所要求的锁。

//POSIX标准只定义fock结构中必须有以下的数据成员，具体实现可以增加
struct flock {
      short l_type;    /* 锁的类型: F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
      short l_whence;  /* 加锁的起始位置:SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
      off_t l_start;   /* 加锁的起始偏移，相对于l_whence */
      off_t l_len;     /* 上锁的字节数*/
      pid_t l_pid;     /* 已经占用锁的PID(只对F_GETLK 命令有效) */
      /*...*/
};

文件记录锁操作规范图：

二： 文件记录锁位于V-node table这个结构中，使用PID作为锁拥有者的标识。这使其拥有如下特点：

1） 记录锁采用(PID, start,end)三元组作为锁标识，一个文件可拥有多个记录锁，同一区域只允许有一个记录锁。

2） 当进程终止(正常/不正常)，该进程拥有的所有记录锁都将释放。

3） 同一个进程中，指向同一文件(i-node)的fd都可以操作该文件上的记录锁：如释放、修改等。显式调用F_UNLCK和close(fd)都将释放锁，close将释放整个文件中该进程拥有的所有记录锁。

4） 记录锁不被fork的子进程继承(PID不同)。

5） 记录锁的类型转换、改变锁范围等操作均为原子的。

6） 未设置FD_CLOEXEC时，记录锁将被exec后的进程继承(PID相同)。

7） 记录锁对文件打开mode有要求：加读锁要求fd有读权限；加写锁要求fd有写权限。