Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

Для того чтобы понять, в чем тут проблема, рассмотрим две программы, которые хотят обновить один и тот же файл. Предположим, что файл содержит 200 байтов данных, все нули. Первая программа начинает работу и устанавливает блокировку на запись для первых 100 байтов файла. Затем она применяет функцию freadдля считывания этих 100 байтов. Однако, как было показано в одной из предшествующих глав, freadбудет каждый раз считывать больше, до BUFSIZбайтов, поэтому она на самом деле считает в память целиком весь файл, но программе вернет только первые 100 байтов.

Затем стартует вторая программа. Она устанавливает блокировку writeна вторые 100 байтов файла. Это действие завершится успешно, поскольку первая программа заблокировала только первые 100 байтов. Вторая программа записывает двойки в байты с 100-го по 199-й, закрывает файл, снимает блокировку и завершается. В это время первая программа блокирует вторые 100 байтов файла и вызывает функцию freadдля их считывания. Поскольку эти данные были уже занесены библиотекой в буфер, программа увидит 100 байтов нулей, а не 100 двоек, которые на самом деле хранятся в файле на жестком диске. Подобной проблемы не возникает, если вы применяете вызовы readи write.

Приведенное описание блокировки файла может показаться сложноватым, но ее труднее описать, чем применить. Поэтому выполните упражнение 7.9.

Давайте рассмотрим пример работы блокировки файла в программе lock3.с. Для опробования блокировки вам понадобятся две программы: одна для установки блокировки и другая для ее тестирования. Первая программа выполняет блокировку.

1. Начните с файлов includeи объявлений переменных:

#include

#include

#include

#include

const char *test_file = "/tmp/test_lock";

int main() {

int file desc;

int byte_count;

char *byte_to_write = "A";

struct flock region_1;

struct flock region_2;

int res;

2. Откройте файловый дескриптор:

file_desc = open(test_file, O_RDWR | O_CREAT, 0666);

if (!file_desc) {

fprintf(stderr, "Unable to open %s for read/write\n", test_file);

exit(EXIT_FAILURE);

}

3. Поместите данные в файл:

for (byte_count = 0; byte_count < 100; byte_count++) {

(void)write(file_desc, byte_to_write, 1);

}

4. Задайте разделяемую блокировку для участка region 1 с 10-го байта по 30-й:

region_1.l_type = F_RDLCK;

region_1.l_whence = SEEK_SET;

region_1.l_start = 10;

region_1.l_len = 20;

5. Задайте исключительную блокировку для участка region_2 с 40-го байта по 50-й:

region_2.l_type = F_WRLCK;

region_2.l_whence = SEEK_SET;

region_2.l_start = 40;

region_2.l_len = 10;

6. Теперь заблокируйте файл:

printf("Process %d locking file\n", getpid());

res = fcntl(file_desc, F_SETLK, &region_1);

if (res == -1) fprintf(stderr, "Failed to lock region 1\n");

res = fcntl(file_desc, F_SETLK, &region_2);

if (res = fprintf(stderr, "Failed to lock region 2\n");

7. Подождите какое-то время:

sleep(60);

printf ("Process %d closing file\n", getpid());

close(file_desc);

exit(EXIT_SUCCESS);

}

Как это работает

Сначала программа создает файл, открывает его для чтения и записи и затем заполняет файл данными. Далее задаются два участка: первый с 10-го по 30-й байт для разделяемой блокировки и второй с 40-го по 50-й байт для исключительной блокировки. Затем программа выполняет вызов fcntlдля установки блокировок на два участка файла и ждет в течение минуты, прежде чем закрыть файл и завершить работу.

На рис. 7.1 показан этот сценарий с блокировками в тот момент, когда программа переходит к ожиданию.

Рис. 7.1

Сама по себе эта программа не очень полезна. Вам нужна вторая программа lock4.c для тестирования блокировок (упражнение 7.10).

В этом примере вы напишете программу, проверяющую блокировки разных типов, установленные для различных участков файла.

1. Как обычно, начнем с заголовочных файлов и объявлений:

#include

#include

#include

#include

const char *test_file = "/tmp/test_lock";

#define SIZE_TO_TRY 5

void show_lock_info(struct flock *to_show);

int main() {

int file_desc;

int res;

struct flock region_to_test;

int start_byte;

2. Откройте дескриптор файла:

file_desc = open(test_file, O_RDWR | O_CREAT, 0666);

if (!file_desc) {

fprintf(stderr, "Unable to open %s for read/write", test_file);

exit(EXIT_FAILURE);

}

for (start_byte = 0; start_byte < 99; start_byte += SIZE_TO_TRY) {

3. Задайте участок файла, который хотите проверить:

region_to_test.l_type = F_WRLCK;

region_to_test.l_whence = SEEK_SET;

region_to_test.lstart = start_byte;

region_to_test.l_len = SIZE_TO_TRY;

region_to_test.l_pid = -1;

printf("Testing F_WRLCK on region from %d to %d\n", start_byte, start_byte + SIZE_TO_TRY);

4. Теперь проверьте блокировку файла:

res = fcntl(file_desc, F_GETLK, &region_to_test);

if (res == -1) {

fprintf(stderr, "F_GETLK failed\n");

exit(EXIT_FAILURE);

}

if (region_to_test.l_pid != -1) {

printf("Lock would fail. F_GETLK returned:\n");

showlockinfo(&region_to_test);

} else {

printf("F_WRLCK - Lock would succeed\n");

}

5. Далее повторите тест с разделяемой блокировкой (на чтение). Снова задайте участок файла, который хотите проверить:

region_to_test.l_type = F_RDLCK;

region_to_test.l_whence = SEEK_SET;

region_to_test.l_start = start_byte;

region_to_test.l_len = SIZE_TO_TRY;

region_to_test.l_pid = -1;

printf("Testing F_RDLCK on region from %d to %d\n", start_byte, start_byte + SIZE_TO_TRY);

6. Еще раз проверьте блокировку файла:

res = fcntl(file_desc, F_GETLK, &region_to_test);

if (res == -1) {

fprintf(stderr, "F_GETLK failed\n");

exit(EXIT_FAILURE);

}

if (region_to_test.l_pid != -1) {

printf("Lock would fail. F_GETLK returned:\n");

show_lock_info(&region_to_test);

} else {

printf("F_RDLCK — Lock would succeed\n");

}

}

close(file_desc);

exit(EXIT_SUCCESS);

}

void show_lock_info(struct flock *to_show) {

printf("\tl_type %d, ", to_show->l_type);

printf("l_whence %d, ", to_show->l_whence);

printf("l_start %d, (int)to_show->l_start);

printf("l_len %d, ", (int)to_show->l_len);

printf("l_pid %d\n", to_show->l_pid);

}

Для проверки блокировки сначала запустите программу lock3, затем выполните программу lock4, чтобы протестировать заблокированный файл. Сделайте это, запустив программу lock3 в фоновом режиме с помощью следующей команды: