Основы программирования в Linux

Как правило, эти заблокированные файлы находятся в специальном месте и имеют имена, связанные с управляемыми ими ресурсами. Например, когда используется модем, система Linux создает файл с блокировкой, часто применяя каталог в каталоге /var/spool.

Помните о том, что блокировки файлов действуют только как индикаторы; программы должны сотрудничать для их применения. Такие блокировки называют рекомендательными (advisory lock), в отличие от обязательных блокировок (mandatory lock), при которых система инициирует блокирование.

Для создания файла с блокировкой (упражнение 7.7) можно использовать системный вызов open, определенный в файле fcntl.h (уже встречавшемся в предыдущих главах) и содержащий набор флагов O_CREAT и O_EXCL. Этот способ позволяет проверить, не существует ли уже такой файл, и затем создать его за одну элементарную неделимую операцию.

Упражнение 7.7. Создание файла с блокировкой

В программе lock1.c вы сможете увидеть файл с блокировкой в действии.

 #include <unistd.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <errno.h>

 int main {
  int file_desc;
  int save_errno;
  file_desc = open("/tmp/LCK.test", O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, 0444);
  if (file_desc == -1) {
  save errno = errno;
  printf("Open failed with error %d\n", save_errno);
  } else {
  printf("Open succeeded\n");
  }
  exit(EXIT_SUCCESS);
}

Выполнив программу первый раз, вы получите следующий вывод:

 $ ./lock1
 Open succeeded

Но при повторной попытке вы получите результат, приведенный далее:

 $ ./lock1
 Open failed with error 17

Как это работает

Для создания файла с именем /tmp/LCK.test программа выполняет вызов, использующий флаги O_CREAT и O_EXCL. Во время первого выполнения программы файл не существует, поэтому вызов open завершается успешно. Последующие запуски программы завершаются аварийно, потому что файл уже существует. Для успешного выполнения этой программы в дальнейшем вы должны вручную удалить файл с блокировкой.

В системах Linux, ошибка 17 соответствует константе EEXIST, указывающей на то, что файл уже существует. Номера ошибок определены в файле errno.h или, скорее, в файлах, включаемых этим файлом. В данном случае определение в действительности, находящееся в /usr/include/asm-generic/errno-base.h, гласит

 #define EEXIST 17 /* File exists */

Это ошибка, соответствующая аварийному завершению вызова open(O_CREAT | O_EXCL).

Если программе на короткий период во время выполнения, часто называемый критической секцией, нужно право исключительного доступа к ресурсу, ей следует перед входом в критическую секцию, создать файл с блокировкой с помощью системного вызова open и применить системный вызов unlink для удаления этого файла впоследствии, когда она завершит выполнение критической секции.

Вы можете увидеть сотрудничество программ, применяющих этот механизм блокировки, написав программу-пример и запустив одновременно две ее копии (упражнение 7.8). В программе будет использован вызов функции getpid, с которой вы встречались в главе 4, она возвращает идентификатор процесса, уникальный номер для каждой выполняющейся в данный момент программы.

Упражнение 7.8. Совместная блокировка файлов

1. Далее приведен исходный код тестовой программы lock2.с.

 #include <unistd.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <errno.h>
 const char *lock_file = "/tmp/LCK.test2";

 int main {
  int file_desc;
  int tries = 10;
  while (--tries) {
  file_desc = open(lock_file, O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, 0444);
  if (file_desc == -1) {
  printf("%d - Lock already present\n", getpid);
  sleep(3);
  } else {

2. Далее следует критическая секция:

  printf("%d — I have exclusive access\n", getpid);
  sleep(1);
  (void)close(file_desc);
  (void)unlink(lockfile);

3. В этом месте она заканчивается:

  sleep(2);
  }
  }
  exit(EXIT_SUCCESS);
 }

Для выполнения программы вам сначала нужно выполнить следующую команду, чтобы убедиться в том, что файла не существует:

 $ rm -f /tmp/LCK.test2

Затем с помощью приведенной далее команды запустите две копии программы:

 $ ./lock2 & ./lock2

Она запускает одну копию программы в фоновом режиме, а вторую — как основную программу. Далее приведен вывод:

 1284 — I have exclusive access
 1283 — Lock already present
 1283 — I have exclusive access
 1284 — Lock already present
 1284 — I have exclusive access
 1283 — Lock already present
 1283 — I have exclusive access
 1284 — Lock already present
 1284 — I have exclusive access
 1283 — Lock already present