UNIX: взаимодействие процессов

10 Fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);
11 }

12 void
13 my_unlock(int fd)
14 {
15 struct flock lock;
16 lock.l_type = F_UNLCK;
17 lock.l_whence = SEEK_SET;
18 lock.l_start = 0;
19 lock.l_len = 0; /* разблокирование всего файла */
20 Fcntl(fd. F_SETLK, &lock);
21 }

Обратите внимание, что мы устанавливаем блокировку на запись, что гарантирует единственность изменяющего данные процесса (см. упражнение 9.4). При получении блокировки мы используем команду F_SETLKW, чтобы приостановить выполнение процесса при невозможности установки блокировки.

ПРИМЕЧАНИЕ

Зная определение структуры flock, приведенное выше, мы могли бы проинициализировать структуру my_lock как

static struct flock lock = { F_WRLCK, SEEK_SET, 0, 0, 0 };

но это неверно. Posix определяет только обязательные поля структуры, а реализации могут менять их порядок и добавлять к ним дополнительные.

Мы не приводим результат работы пpoгрaммы, но она, судя по всему, работает правильно. Выполнение этой программы не дает возможности утверждать, что в ней нет ошибок. Если результат оказывается неправильным, то можно сказать с уверенностью, что что-то не так. Но успешное выполнение программы еще ни о чем не говорит. Ядро могло выполнить сначала одну программу, затем другую, и если они не выполнялись параллельно, мы не имеем возможности увидеть ошибку. Увеличить шансы обнаружения ошибки можно, изменив функцию main таким образом, чтобы последовательный номер увеличивался 10000 раз, и запустив 20 экземпляров программы одновременно. Если начальное значение последовательного номера в файле было 1, мы можем ожидать, что после завершения работы всех этих процессов мы увидим в файле число 200001.

Пример: упрощение с помощью макросов

В листинге 9.3 установка и снятие блокировки занимали шесть строк кода. Мы должны выделить место под структуру, инициализировать ее и затем вызвать fcntl. Программы можно упростить, если определить следующие семь макросов, которые взяты из раздела 12.3 [21]:

#define read_lock(fd, offset, whence, len) \
 lock_reg(fd, F_SETLK, F_RDLCK, offset, whence, len)
#define readw_lock(fd, offset, whence, len) \
 lock_reg(fd, F_SETLKW, F_RDlCK, offset, whence, len)
#define write_lock(fd, offset, whence, len) \
 lock_reg(fd, F_SETLK, F_WRLCK, offset, whence, len)
#define writew_lock(fd, offset, whence, len) \
 lock_reg(fd, F_SETLKW, F_WRLCK, offset, whence, len)
#define un_lock(fd, offset, whence, len) \
 lock_reg(fd, F_SETLK, F_UNLCK, offset, whence, len)
#define is_read_lockable(fd, offset, whence, len) \
 lock_test(fd, F_RDLCK, offset, whence, len)
#define is_write_lockable(fd, offset, whence, len) \
 lock_test(fd, F_WRLCK, offset, whence, len)

Эти макросы используют наши функции lock_reg и lock_test, текст которых приведен в листингах 9.4 и 9.5. С ними нам уже не нужно заботиться об инициализации структур и вызове функций. Первые три аргумента специально сделаны совпадающими с первыми тремя аргументами функции lseek.

Мы также определяем две функции-обертки, Lock_reg и Lock_test, завершающие свое выполнение с возвратом ошибки fcntl, и семь макросов с именами, начинающимися с заглавной буквы, чтобы эти функции вызывать.

С помощью новых макросов мы можем записать функции my_lock и my_unlock из листинга 9.3 как

#define my_lock(fd) (Writew_lock(fd, 0, SEEK_SET, 0))
#define my_unlock(fd) (Un_lock(fd, 0, SEEK_SET, 0))

Листинг 9.4. Вызов fcntl для получения и снятия блокировки

//lib/lock_reg.c
1 #include "unpipc.h"

2 int
3 lock_reg(int fd, int cmd, int type, off_t offset, int whence, off_t len)
4 {
5 struct flock lock;
6 lock.l_type = type; /* F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
7 lock.l_start = offset; /* сдвиг по отношению к l_whence */
8 lock.l_whence = whence; /* SEEK SET. SEEK CUR, SEEK END */
9 lock.l_len = len; /* количество байтов (0 – до конца файла) */
10 return(fcnt(fd, cmd, &lock)"); /* –1 в случае ошибки */
11 }

Листинг 9.5. Вызов fcntl для проверки состояния блокировки

//lib/lock_test.c
1 #include "unpipc.h"

2 pid_t
3 lock_test(int fd, int type, off_t offset, int whence, off_t len)
4 {
5 struct flock lock;
6 lock.l_type = type; /* F_RDLCK or F_WRLCK */
7 lock.l_start = offset; /* сдвиг по отношению к l_whence */
8 lock.l_whence = whence; /* SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
9 lock.l_len = len; /* количество байтов. 0 – до конца файла */
10 if (fcntl(fd, F_GETLK, &lock) == –1)
11 return(-1); /* непредвиденная ошибка */
12 if (lock.l_type == F_UNLCK)
13 return(0); /* false, область не заблокирована другим процессом */
14 return(lock.l_pid); /* true, возвращается положительный PID процесса. заблокировавшего ресурс */
15 }

9.4. Рекомендательная блокировка

Блокировка записей по стандарту Posix называется рекомендательной. Ядро хранит информацию обо всех заблокированных различными процессами файлах, но оно не предотвращает запись в заблокированный на чтение процесс. Ядро также не предотвращает чтение из файла, заблокированного на запись. Процесс может игнорировать рекомендательную блокировку (advisory lock) и действовать по своему усмотрению (если у него имеются соответствующие разрешения на чтение и запись).