九乡新闻网韩国yuki han:unix 文件I/O之诠释(三)
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/29 04:23:30
<1>.原子操作：
考虑一个进程，它要将数据添加到一个文件尾端，早期的UNIX系统版本并不支持OPEN的O＿APPEND选项，所以程序被编写成下列形式。
if (lseek(fd,OL,2)<0)
{
perror(str);
cout<<"lseek error"< }
if (write(fd,buf,100)!=100)
{
perror(str);
cout<<"write error."< }
对单个进程而言，这段程序能正常工作，但若有多个进程同时使用这种方法将数据添加到同一文件，则会产生问题。问题出在逻辑操作“定位到文件尾端处，然后写“上，它使用了两个分开的函数调用，解决问题的方法是使这两个操作对于其他进程而言成为一个原子操作。任何一个需要多个函数调用的操作都不可能是原子操作，因为在两个函数调用之间，内核有可能会临时挂起该进程。UNIX系统提供了一种方法使这种操作成为原子操作。该方法是在打开文件时设置O＿APPEND标志。
<2>.dup和dup2函数
这两个函数可用来复制一个现存的文件描述符；
＃i nclude
int dup(int fields);
int dup2(int fields,int fields2); //两个函数的返回值，若成功则返回新的文件描述符，失败则返回－1
<3>.fcntl函数
该函数可以改变已打开的文件的性质。
＃i nclude
int fcntl(int fields,int cmd,.../* int arg */); //若成功则依赖于cmd,若出错则返回-1
第三个参数总是一个整数，与上面所示函数原型中的注释部分相对应。但是在作为记录锁用时，第三个参数则是指向一个结构的指针。
fcntl函数有5种功能：
1.复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.
2.获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
3.获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
4.获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
5.获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).
＃i nclude
＃i nclude
＃i nclude
＃i nclude
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[])
{
int fd,var;
// fd=open("new",O_RDWR);
if (argc!=2)
{
perror("--");
cout<<"请输入参数，即文件名！"< }
if((var=fcntl(atoi(argv[1]),F_GETFL,0))<0)
{
strerror(errno);
cout<<"fcntl file error."< }
switch(var & O_ACCMODE)
{
case O_RDONLY : cout<<"Read only.."< break;
case O_WRONLY : cout<<"Write only.."< break;
case O_RDWR : cout<<"Read wirte.."< break;
default : break;
}
if (val & O_APPEND)
cout<<",append"< if (val & O_NONBLOCK)
cout<<",noblocking"<
cout<<"exit 0"< exit(0);
}
fcntl文件锁有两种类型：建议性锁和强制性锁
建议性锁是这样规定的：每个使用上锁文件的进程都要检查是否有锁存在，当然还得尊重已有的锁。内核和系统总体上都坚持不使用建议性锁，它们依靠程序员遵守这个规定。
强制性锁是由内核执行的。当文件被上锁来进行写入操作时，在锁定该文件的进程释放该锁之前，内核会阻止任何对该文件的读或写访问，每次读或写访问都得检查锁是否存在。
系统默认fcntl都是建议性锁，强制性锁是非POSIX标准的。如果要使用强制性锁，要使整个系统可以使用强制性锁，那么得需要重新挂载文件系统，mount使用参数 -0 mand打开强制性锁，或者关闭已加锁文件的组执行权限并且打开该文件的set-GID权限位。
建议性锁只在cooperating processes之间才有用，对cooperating process的理解是最重要的，它指的是会影响其它进程的进程或被别的进程所影响的进程，举两个例子：（1）我们可以同时在两个窗口中运行同一个命令，对同一个文件进行操作，那么这两个进程就是cooperating processes；（2）cat file| sort，那么cat和sort产生的进程就是使用了pipe的cooperating processes。
使用fcntl文件锁进行I/O操作必须小心：进程在开始任何I/O操作前如何去处理锁，在对文件解锁前如何完成所有的操作，是必须考虑的。如果在设置锁之前打开文件，或者读取该锁之后关闭文件，另一个进程就可能在上锁/解锁操作和打开/关闭操作之间的几分之一秒内访问该文件。当一个进程对文件加锁后，无论它是否释放所加的锁，只要文件关闭，内核都会自动释放加在文件上的建议性锁（这也是建议性锁和强制性锁的最大区别）,所以不要想设置建议性锁来达到永久不让别的进程访问文件的目的(强制性锁才可以)^_^；强制性锁则对所有进程起作用。
fcntl使用三个参数 F_SETLK /F_SETLKW，F_UNLCK和F_GETLK,来分别要求、释放、测试record locks，record locks是对文件一部分而不是整个文件的锁，这种细致的控制使得进程更好地协作以共享文件资源。fcntl能够用于读取锁和写入锁，read lock也叫shared lock（共享锁）,因为多个cooperating process能够在文件的同一部分建立读取锁；write lock被称为exclusive lock(排斥锁)，因为任何时刻只能有一个cooperating process在文件的某部分上建立写入锁。如果cooperating processes对文件进行操作，那么它们可以同时对文件加read lock，在一个cooperating process加write lock之前，必须释放别的cooperating process加在该文件的read lock和wrtie lock，也就是说，对于文件只能有一个write lock存在，read lock和wrtie lock不能共存。
考虑一个进程，它要将数据添加到一个文件尾端，早期的UNIX系统版本并不支持OPEN的O＿APPEND选项，所以程序被编写成下列形式。
if (lseek(fd,OL,2)<0)
{
perror(str);
cout<<"lseek error"<
if (write(fd,buf,100)!=100)
{
perror(str);
cout<<"write error."<
对单个进程而言，这段程序能正常工作，但若有多个进程同时使用这种方法将数据添加到同一文件，则会产生问题。问题出在逻辑操作“定位到文件尾端处，然后写“上，它使用了两个分开的函数调用，解决问题的方法是使这两个操作对于其他进程而言成为一个原子操作。任何一个需要多个函数调用的操作都不可能是原子操作，因为在两个函数调用之间，内核有可能会临时挂起该进程。UNIX系统提供了一种方法使这种操作成为原子操作。该方法是在打开文件时设置O＿APPEND标志。
<2>.dup和dup2函数
这两个函数可用来复制一个现存的文件描述符；
＃i nclude
int dup(int fields);
int dup2(int fields,int fields2); //两个函数的返回值，若成功则返回新的文件描述符，失败则返回－1
<3>.fcntl函数
该函数可以改变已打开的文件的性质。
＃i nclude
int fcntl(int fields,int cmd,.../* int arg */); //若成功则依赖于cmd,若出错则返回-1
第三个参数总是一个整数，与上面所示函数原型中的注释部分相对应。但是在作为记录锁用时，第三个参数则是指向一个结构的指针。
fcntl函数有5种功能：
1.复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.
2.获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
3.获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
4.获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
5.获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).
＃i nclude
＃i nclude
＃i nclude
＃i nclude
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[])
{
int fd,var;
// fd=open("new",O_RDWR);
if (argc!=2)
{
perror("--");
cout<<"请输入参数，即文件名！"<
if((var=fcntl(atoi(argv[1]),F_GETFL,0))<0)
{
strerror(errno);
cout<<"fcntl file error."<
switch(var & O_ACCMODE)
{
case O_RDONLY : cout<<"Read only.."<
case O_WRONLY : cout<<"Write only.."<
case O_RDWR : cout<<"Read wirte.."<
default : break;
}
if (val & O_APPEND)
cout<<",append"<
cout<<",noblocking"<
cout<<"exit 0"<
}
fcntl文件锁有两种类型：建议性锁和强制性锁
建议性锁是这样规定的：每个使用上锁文件的进程都要检查是否有锁存在，当然还得尊重已有的锁。内核和系统总体上都坚持不使用建议性锁，它们依靠程序员遵守这个规定。
强制性锁是由内核执行的。当文件被上锁来进行写入操作时，在锁定该文件的进程释放该锁之前，内核会阻止任何对该文件的读或写访问，每次读或写访问都得检查锁是否存在。
系统默认fcntl都是建议性锁，强制性锁是非POSIX标准的。如果要使用强制性锁，要使整个系统可以使用强制性锁，那么得需要重新挂载文件系统，mount使用参数 -0 mand打开强制性锁，或者关闭已加锁文件的组执行权限并且打开该文件的set-GID权限位。
建议性锁只在cooperating processes之间才有用，对cooperating process的理解是最重要的，它指的是会影响其它进程的进程或被别的进程所影响的进程，举两个例子：（1）我们可以同时在两个窗口中运行同一个命令，对同一个文件进行操作，那么这两个进程就是cooperating processes；（2）cat file| sort，那么cat和sort产生的进程就是使用了pipe的cooperating processes。
使用fcntl文件锁进行I/O操作必须小心：进程在开始任何I/O操作前如何去处理锁，在对文件解锁前如何完成所有的操作，是必须考虑的。如果在设置锁之前打开文件，或者读取该锁之后关闭文件，另一个进程就可能在上锁/解锁操作和打开/关闭操作之间的几分之一秒内访问该文件。当一个进程对文件加锁后，无论它是否释放所加的锁，只要文件关闭，内核都会自动释放加在文件上的建议性锁（这也是建议性锁和强制性锁的最大区别）,所以不要想设置建议性锁来达到永久不让别的进程访问文件的目的(强制性锁才可以)^_^；强制性锁则对所有进程起作用。
fcntl使用三个参数 F_SETLK /F_SETLKW，F_UNLCK和F_GETLK,来分别要求、释放、测试record locks，record locks是对文件一部分而不是整个文件的锁，这种细致的控制使得进程更好地协作以共享文件资源。fcntl能够用于读取锁和写入锁，read lock也叫shared lock（共享锁）,因为多个cooperating process能够在文件的同一部分建立读取锁；write lock被称为exclusive lock(排斥锁)，因为任何时刻只能有一个cooperating process在文件的某部分上建立写入锁。如果cooperating processes对文件进行操作，那么它们可以同时对文件加read lock，在一个cooperating process加write lock之前，必须释放别的cooperating process加在该文件的read lock和wrtie lock，也就是说，对于文件只能有一个write lock存在，read lock和wrtie lock不能共存。
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