Основы программирования в Linux

Process 228, trying F_WRLCK with wait, region 16 to 21

Process 227 closing file

Process 228 — obtained lock on region

Process 228 ending

Как это работает

Сначала программа пытается заблокировать участок с 10-го по 15-й байты с помощью разделяемой блокировки. Эта область уже заблокирована блокировкой того же типа, но одновременные разделяемые блокировки допустимы, и установка блокировки завершается успешно.

Затем программа снимает свою разделяемую блокировку с участка файла, и эта операция тоже завершается успешно. Далее она пытается разблокировать первые 50 байтов файла, даже если у них нет никакой блокировки. Это действие тоже завершается успешно, потому что, несмотря на то, что программа не установила блокировок на этот участок, конечный результат запроса на снятие блокировки заключается в констатации того, что для первых 50 байтов данная программа не поддерживает никаких блокировок.

Далее программа пытается заблокировать участок с 16-то по 21-й байты исключительной блокировкой. Эта область уже заблокирована разделяемой блокировкой, поэтому новая попытка блокировки завершается аварийно, т.к. не может быть создана исключительная блокировка. 

После этого программа пробует установить разделяемую блокировку на участок с 40-го по 50-й байты. Эта область уже заблокирована исключительной блокировкой, поэтому данная операция снова завершается аварийно.

В заключение программа опять пытается получить исключительную блокировку для участка с 16-го по 21-й байты, но в этот раз она применяет команду F_SETLKW, позволяющую ждать до тех пор, пока блокировка не будет установлена. В выводе наступает долгая пауза, длящаяся, пока программа lock3, заблокировавшая этот участок, завершает вызов sleep и закрывает файл, тем самым снимая все установленные блокировки. Программа lock5 возобновляет выполнение, успешно блокирует участок файла и затем тоже завершается.

Другие команды блокировок

Есть второй метод блокировки файлов — функция lockf. Она тоже действует, используя дескрипторы файлов.

У функции следующий прототип:

#include

int lockf(int fildes, int function, off_t size_to_lock);

Параметр function может принимать следующие значения:

□ F_ULOCK — разблокировать;

□ F_LOCK — заблокировать монопольно;

□ F_TLOCK — проверить и заблокировать монопольно;

□ F_TEST — проверить наличие блокировок других процессов.

Параметр size_to_lock содержит количество обрабатываемых байтов, отсчитываемых в файле от текущей величины смещения. У функции lockf более простой интерфейс, чем у вызова fcntl в основном потому, что у нее меньше функциональных возможностей и гибкости. Для применения функции вы должны найти начало участка, который хотите заблокировать, затем вызвать функцию, указав количество блокируемых байтов.

Как и в случае вызова fcntl, все блокировки только рекомендательные; они на самом деле не могут помешать чтению из файла или записи в файл. За проверку имеющихся блокировок отвечают программы. Эффект от смешивания блокировок с помощью fcntl и блокировок с помощью lockf непредсказуем, поэтому вам следует решить, какой способ выбрать, и строго его придерживаться.

Взаимоблокировки

Обсуждение блокировок не было бы законченным без упоминания об опасности взаимоблокировок или тупиков. Предположим, что две программы хотят обновить один и тот же файл. Им обеим нужно обновить байт 1 и байт 2 одновременно. Программа А выбирает первым обновление байта 2, затем байта 1. Программа В пытается обновить сначала байт 1, затем байт 2.

Обе программы стартуют одновременно. Программа А блокирует байт 2, а программа В — байт 1. Программа А пытается установить блокировку для байта 1. Поскольку он уже заблокирован программой В, программа А ждет. Программа В пытается заблокировать байт 2. Поскольку он уже заблокирован программой А, программа В тоже ждет.

Ситуация, в которой ни одна программа не может выполняться, называется взаимоблокировкой или тупиковой ситуацией. Эта проблема очень распространена в работающих с базами данных приложениях, в которых многие пользователи часто пытаются получить доступ к одним и тем же данным. Многие коммерческие реляционные базы данных обнаруживают взаимоблокировки и устраняют их автоматически; ядро Linux этого не делает. Для устранения возникшего непорядка требуется внешнее вмешательство, возможно, принудительно завершающее выполнение одной из программ.