记录锁（record locking）机制

要讲解记录锁机制，首先要介绍fcntl函数，如下给出该函数原型：

#include <fcntl.h>

int fcntl(int filedes, int cmd, ... /* struct flock *flockptr */)

函数返回值：若成功则依赖于cmd，若出错则返回-1。

对于记录锁，cmd是F_GETLK, F_SETLOCK, F_SETLKW。第三个参数（称其为flockptr）是一个指向flock结构的指针：

struct flock {
short l_type;    /* F_RDLCK, F_WRLCK, or F_UNLCK */
off_t l_start;    /* offset in bytes, relative to l_whence */
short l_whence;    /* SEEK_SET, SET_CUR, or SEEK_END */
off_t l_len;    /* length, in bytes; 0 means lock to EOF */
pid l_pid;    /* returned with F_GETLK */
};

对flock结构说明如下：

• 所希望的锁类型：F_RDLCK（共享读锁），F_WRLCK（独占性写锁） 或则 F_UNLCK（解锁一个区域）
• 要加锁或解锁区域的起始字节偏移，这由l_start和l_whence两者决定。
• 区域的字节长度，由l_len表示。
• 具有能阻塞当前进程的锁，其持有进程的ID存放在l_pid中（仅由F_GETLK返回）。

关于加锁和解锁区域的说明还要注意下列各点：

• l_stat是相对偏移量（字节），l_whence则决定了相对偏移量的起点。这与lseek函数中最后两个参数类似。
• 该区域可以在当前文件尾端处开始或越过其尾端处开始，但是不能在文件起始位置之前开始。
• 如若l_len为0，则表示锁的区域从其起点（由l_start和l_whence两者决定）开始直至最大可能偏移量为止，也就是不管添写到该文件中多少数据，它们都在锁的范围内（不必猜测会有多少字节被追加到文件之后）。
• 为了锁整个文件，我们设置l_start和l_whence，使锁的起点在文件起始处，并且说明长度（l_len）为0。

以下说明fcntl函数的三种命令：

F_GETLK：判断由flockptr锁描述的锁是否会被另外一把锁所排斥（阻塞）。如果存在一把锁，它阻止创建由flockptr所描述的锁，则把该现存锁的信息写到flockptr指向的结构中。如果不存在这种情况，则将l_type设置为F_UNLOCK外，flockptr所指向结构的其他信息保持不变。

F_SETLK：设置由flockptr所描述的锁。如果试图建立一把读锁（l_type设为F_RDLCK）或写锁（l_type设为F_WRLCK），而按兼容性规则不能允许的情况，fcntl立即出错返回，此时errno设置为EACCES或EAGAIN。此命令也用来清除由flockptr说明的锁（l_type为F_UNLCK）。

F_SETLKW：这是F_SETLK的阻塞版本。如果因为当前在请求区间的某个部分另一个进程已经有一把锁，因而按兼容性规则由flockptr所请求的锁不能被创建，则使调用进程休眠。如果请求创建的锁已经可用，或者休眠由信号中断，则该进程被唤醒。

实际编程中，为了避免每次分配flock结构，然后又填入各项信息，可以用如下函数两处理所有这些细节：

#include <fcntl.h>

int
lock_reg(int fd, int cmd, int type, off_t offset, int whence, off_t len)
{
	struct flock	lock;

	lock.l_type = type;		/* F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
	lock.l_start = offset;	/* byte offset, relative to l_whence */
	lock.l_whence = whence;	/* SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
	lock.l_len = len;		/* #bytes (0 means to EOF) */

	return(fcntl(fd, cmd, &lock));
}

其他的加读、写或解文件锁的操作就可以定义为如下的宏：

#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))

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