Question

我有不同的进程同时访问Linux中的命名管道，我想让这个访问互斥。

我知道可以使用放置在共享内存区域中的互斥锁来实现这一点，但作为一种家庭作业，我有一些限制。

因此，我想到的是在文件上使用锁定原语来实现互斥;我做了一些尝试，但我无法让它发挥作用。

这是我试过的：

flock(lock_file, LOCK_EX)

// critic section

flock(lock_file, LOCK_UN)

不同的项目将使用不同的文件描述符，但引用相同的文件。是否有可能实现这样的目标？你能提供一些例子。

Answer 1

标准锁文件技术在O_EXCL调用上使用open()等选项来尝试创建文件。使用锁存储进程的PID，以便确定进程是否仍然存在（使用kill()进行测试）。你必须担心并发 - 很多。

步骤：

根据FIFO名称
打开锁定文件（如果存在）
检查是否存在使用它的进程
- 如果存在其他进程，则它具有控制权（退出时出错或等待退出）
- 如果缺少其他进程，请删除锁定文件
此时，上次检查时锁文件不存在。
尝试使用其他选项中的open()和O_EXCL创建它。
如果可行，您的流程会创建该文件 - 您有权继续。
将PID写入文件;关闭它。
打开FIFO - 使用它。
完成后（atexit()？）删除锁定文件。

担心如果打开锁定文件并且没有读取PID会发生什么...是否是另一个进程刚刚创建它并且还没有将PID写入其中，或者在执行此操作之前它已经死了？可能最好退回 - 关闭文件并重试（可能在随机nanosleep()之后）。如果你多次获得空文件（比如说连续3个），则认为进程已经死了并删除了锁文件。

您可以考虑让拥有该文件的进程在FIFO打开时对文件保持建议锁定。如果没有锁，则该过程已经死亡。在打开文件和应用锁定之间仍有一个TOCTOU（检查时间，使用时间）窗口。

仔细查看系统上的open()手册页，了解是否还有其他选项可以帮助您。有时，进程使用目录（mkdir()）而不是文件，因为即使root也无法创建给定目录名的第二个实例，但是如果知道如何在资源打开的情况下知道进程的PID，等

Answer 2

我绝对建议使用实际的互斥锁（正如评论中所建议的那样）;例如，pthread库提供an implementation。但是如果你想自己使用一个文件用于教育目的，我建议你看一下前一段时间发布的this answer，它描述了在Python中这样做的方法。转换为C，它应该看起来像这样（警告：未经测试的代码，使用风险自负;我的C也生锈）：

// each instance of the process should have a different filename here
char* process_lockfile = "/path/to/hostname.pid.lock";
// all processes should have the same filename here
char* global_lockfile = "/path/to/lockfile";
// create the file if necessary (only once, at the beginning of each process)
FILE* f = fopen(process_lockfile, "w");
fprintf(f, "\n"); // or maybe write the hostname and pid
fclose(f);

// now, each time you have to lock the file:
int lock_acquired = 0;
while (!lock_acquired) {
    int r = link(process_lockfile, global_lockfile);
    if (r == 0) {
        lock_acquired = 1;
    }
    else {
        struct stat buf;
        stat(process_lockfile, &buf);
        lock_acquired = (buf.st_nlink == 2);
    }
}
// do your writing
unlink(global_lockfile);
lock_acquired = 0;

Answer 3

您的示例与您使用flock (2)一样好（毕竟，这只是一个“建议”锁定（也就是说不是锁定），真的））。我的Mac OS X系统上的手册页有几个可能很重要的附带条件：

锁定在文件上，而不是文件描述符。也就是说，通过dup（2）或fork（2）复制的文件描述符不会导致a的多个实例锁定，而是对单个锁的多个引用。如果一个进程对文件分支进行锁定并且子进程明确地解锁了该文件，那么父母将失去锁定

和

阻止等待锁定的进程可能会被信号唤醒。

两者都提出了失败的方法。

//本来是评论，但我想引用一些长度的手册页

如何在Linux和C中将文件用作互斥锁？

3 个答案: