fcntl和select函数彻底搞明白

fcntl和select函数彻底搞明白

第一、fcntl函数详细使用

fcntl有强大的功能，它能够复制一个现有的描述符，获得/设置文件描述符标记，获得/设置文件状态标记，获得/设置异步I/O所有权，获得/设置纪录锁。

当多个用户共同使用，操作一个文件的情况，Linux通常采用的方法就是给文件上锁，来避免共享资源产生竞争的状态。

fcntl文件锁有两种类型：建议性锁和强制性锁
建议性锁是这样规定的：每个使用上锁文件的进程都要检查是否有锁存在，当然还得尊重已有的锁。内核和系统总体上都坚持不使用建议性锁，它们依靠程序员遵守这个规定。
强制性锁是由内核执行的。当文件被上锁来进行写入操作时，在锁定该文件的进程释放该锁之前，内核会阻止任何对该文件的读或写访问，每次读或写访问都得检查锁是否存在。

使用fcntl文件锁进行I/O操作必须小心：进程在开始任何I/O操作前如何去处理锁，在对文件解锁前如何完成所有的操作，是必须考虑的。如果在设置锁之前打开文件，或者读取该锁之后关闭文件，另一个进程就可能在上锁/解锁操作和打开/关闭操作之间的几分之一秒内访问该文件。当一个进程对文件加锁后，无论它是否释放所加的锁，只要文件关闭，内核都会自动释放加在文件上的建议性锁（这也是建议性锁和强制性锁的最大区别）, 所以不要想设置建议性锁来达到永久不让别的进程访问文件的目的(强制性锁才可以)^_^；强制性锁则对所有进程起作用。

      可以用fcntl 函数改变一个已打开的文件的属性,可以重新设置读、写、追加、非阻塞等标志(这些标志称为File StatusFlag),而不必重新open 文件。

     #include

      #include

      int fcntl(int fd, int cmd);
      int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
      int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

这个函数和open 一样,也是用可变参数实现的,可变参数的类型和个数取决于前面的cmd 参数。

文件锁包括了建议性锁和强制性锁。

建议性锁要求每个上锁的文件的进程都要检查是否有锁存在，并且尊重已有的锁，在一般情况下，内核和系统都不使用建议性锁。

强制性锁是由内核执行的锁，当一个文件被上锁进行读写操作的时候，内核将阻止其他任何文件对其进行读写操作。每次读写操作都要检查是否有锁存在。

在Linux中实现上锁的函数有lock()和fcntl()。

lock()

用于对文件施加建议性锁
fcntl()
用于对文件施加建议性锁和强制性锁都行。同时还可以对文件某一条纪录进行上锁，也就是记录锁。

记录锁分为读取锁（共享锁，它能够使多个进程都能在文件的同一部分建立读取锁）和写入锁（排斥锁，在任何时刻只能有一个进程在文件的某部分建立写入锁。）。

fcntl

函数原型
#include

#include

#include

int fcntl(int fd,   //

文件描述符
          int cmd , //
不同的命令
          struct flock *lock) //
设置记录锁的具体状态

cmd

取值：
F_DUPFD
复制文件描述符
F_GETFD
获得fd的close-on-exec标志
F_SETFD
设置close-on-exec标志
F_GETFL
获得open设置标志
F_SETFL
设置lock描述的标志
F_GETLK
测试该锁是否被另外一把锁排斥
F_SETLKW
如果存在其他锁，则调用进程睡眠，如果捕捉到信号则睡眠中断
F_GETOWN
检索收到的SIGIO和SIGURG信号的进程号或者进程组号
F_SETOWN
设置进程号或进程组号

这里的lock结构体如下：
struct flock
{
    short l_type;   /*F_RDLCK(

读取锁),F_WRLCK（写入锁）,F_UNLCK（解锁）*/
    off_t l_start; /*
相对偏移量（字节）*/
    short l_whence; /*SEEK_SET ,SEEK_CUR ,SEEK_END */
    off_t l_len;    /*

加锁区域长度*/
    pid_t l_pid;
}

成功：0

出错：-1

提示：如果加锁整个文件通常的方法是将l_start设置为0，l_whence设置为SEEK_SET, l_len设置为0。

下面的例子使用F_GETFL和F_SETFL这两种fcntl 命令改变STDIN_FILENO的属性上O_NONBLOCK 选项,实现非阻塞读终端的功能。

用fcntl改变File Status Flag

第二、select函数详细使用

struct timeval {

             long    tv_sec;         /* seconds */
             long    tv_usec;        /* microseconds */
         };

fd_set rdfds; /* 先申明一个 fd_set 集合来保存我们要检测的 socket句柄 */
struct timeval tv; /*
申明一个时间变量来保存时间 */
int ret; /*
保存返回值 */
FD_ZERO(&rdfds); /*
用select函数之前先把集合清零 */
FD_SET(socket, &rdfds); /*
把要检测的句柄socket加入到集合里 */
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 500; /*

设置select等待的最大时间为1秒加500毫秒 */
ret = select(socket + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /*
检测我们上面设置到集合rdfds里的句柄是否有可读信息 */
if(ret < 0) perror("select");/*
这说明select函数出错 */
else if(ret == 0) printf(“
超时\n”); /* 说明在我们设定的时间值1秒加500毫秒的时间内，socket的状态没有发生变化 */
else { /*
说明等待时间还未到1秒加500毫秒，socket的状态发生了变化 */
    printf(“ret=%d\n”, ret); /* ret
这个返回值记录了发生状态变化的句柄的数目，由于我们只监视了socket这一个句柄，所以这里一定ret=1，如果同时有多个句柄发生变化返回的就是句柄的总和了 */
    /*
这里我们就应该从socket这个句柄里读取数据了，因为select函数已经告诉我们这个句柄里有数据可读 */
    if(FD_ISSET(socket, &rdfds)) { /*
先判断一下socket这外被监视的句柄是否真的变成可读的了 */
        /*
读取socket句柄里的数据 */
        recv(…);
    }
}

int maxfd = 0;
if(sa > maxfd) maxfd = sa;
if(sb > maxfd) maxfd = sb;
if(sc > maxfd) maxfd = sc;

然后调用select函数：

ret = select(maxfd + 1,&rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值还要加1 */

同样的道理，如果我们要检测用户是否按了键盘进行输入，我们就应该把标准输入0这个句柄放到select里来检测，如下：

FD_ZERO(&rdfds);
FD_SET(0, &rdfds);
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 0;
ret = select(1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /*

注意是最大值还要加1 */
if(ret < 0) perror("select");/*
出错 */
else if(ret == 0) printf(“
超时\n”); /* 在我们设定的时间tv内，用户没有按键盘 */
else { /*
用户有按键盘，要读取用户的输入 */
scanf(“%s”, buf);
}

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