[Unix] 파일 잠금 함수 : fcntl()

 

 

파일 및 레코드 잠금 목차

 

•  파일 및 레코드 잠금
•  fcntl() 함수
•  lockf() 함수

목표

• fcntl() 함수를 이해한다 
• fcntl() 함수를 사용하여 잠금을 구현한다

fcntl() 함수란?

• 파일 및 레코드 잠금을 구현하는 시스템 호출
  • 읽기 잠금 : 여러 프로세스가 공유 가능한 읽기 잠금
  • 쓰기 잠금 : 한 프로세스 만이 가질수 있는 쓰기 잠금

fcntl() 함수 설명

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

• 매개변수 
  • fd : 잠금이 되는 파일 디스크립터 
  • cmd : 잠금 검사 혹은 잠금 설정 (F_GETLK, F_SETLK, F_SETLKW)
    • F_GETLK : 잠금 복사
    • F_SETLK : 잠금 설정 혹은 해제
    • F_SETLKW : 잠금 설정(Blocking 버전) 혹은 해제
  • flock : 구조체, 잠금 종류, 프로세스 ID, 잠금 위치 등 실질적인 역할

flock 구조체 이해하기

struct flock {
	short l_type;		// 잠금 종류 : F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK
    off_f l_start;		// 잠금 시작 위치 
    short l_whence;		// 기준 위치 : SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END
    off_t l_len;		// 잠금 길이 : 바이트 수
    pid_t l_pid;		// 프로세스 번호
}

• 구조체 변수 
  • l_type : 잠금 형식을 선택
    • F_RDLCK : 읽기 잠금
    • F_WRLCK : 쓰기 잠금 
    • F_UNLCK : 잠금 해제
  • l_start : 잠금 시작 위치를 선정
  • l_whence : 기준 위치 
    • SEEK_SET : 맨처음 위치
    • SEEK_CUR : 현제 포인터의 위치
    • SEEK_END : 맨마지막 위치
  • l_len : 잠그고자하는 레코드의 길이
  • l_pid : 프로세스 번호

fcntl ()이용해 파일 잠그기 구현

• 알고리즘
  1. 잠그고자 하는 db생성
  2. 생성된 db 질의
  3. 생성된 db 수정
• db를 수정중에 질의 프로그램이 행당 레코드를 접근하는 경우 읽을 수 없도록 구현

#define MAX 24
struct student {
   char name[MAX];
   int id;
   int score;
};

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include "student.h"
#define START_ID 1401001

/* 학생 정보를 입력받아 데이터베이스 파일에 저장한다. */
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    struct student record;

    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr,  "사용법 : %s file\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    if ((fd = open(argv[1],O_WRONLY |O_CREAT|O_EXCL, 0640))==-1) {
        perror(argv[1]);
        exit(2);
    }

    printf("%7s %6s %4s\n", "학번",  "이름",  "점수");
    while (scanf("%d %s %d", &record.id, record.name, &record.score) ==  3) {
        lseek(fd, (record.id - START_ID) * sizeof(record), SEEK_SET);
        write(fd, (char *) &record, sizeof(record) );
    }

    close(fd);
    exit(0);
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include "student.h"
#define START_ID 1401001

/* 잠금을 이용한 학생 데이터베이스 질의 프로그램 */
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd, id;
    struct student record;
    struct flock lock;

    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr,  "사용법 : %s file\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    if ((fd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1) {
        perror(argv[1]);
        exit(2);
    }

    printf("\n검색할 학생의 학번 입력:");
    while (scanf("%d", &id) == 1) {
        lock.l_type = F_RDLCK;
        lock.l_whence = SEEK_SET;
        lock.l_start = (id-START_ID)*sizeof(record);
        lock.l_len = sizeof(record);
        if (fcntl(fd,F_SETLKW, &lock) == -1) {   /* 읽기 잠금 */
            perror(argv[1]);
            exit(3);
        }

        lseek(fd, (id-START_ID)*sizeof(record), SEEK_SET);
        if ((read(fd, (char *) &record, sizeof(record)) > 0) &&
            (record.id != 0))
            printf("이름:%s\t 학번:%d\t 점수:%d\n",
                   record.name, record.id, record.score);
        else printf("레코드 %d 없음\n", id);

        lock.l_type = F_UNLCK;
        fcntl(fd,F_SETLK, &lock);    /* 잠금 해제 */
        printf("\n검색할 학생의 학번 입력:");
    }

    close(fd);
    exit(0);
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include "student.h"
#define START_ID 1401001

/* 잠금을 이용한 학생 데이터베이스 수정 프로그램 */
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd, id;
    struct student record;
    struct flock lock;

    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr,  "사용법 : %s file\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) == -1) {
        perror(argv[1]);
        exit(2);
    }

    printf("\n수정할 학생의 학번 입력:");
    while (scanf("%d", &id) == 1) {
        lock.l_type = F_WRLCK;
        lock.l_whence = SEEK_SET;
        lock.l_start = (id-START_ID)*sizeof(record);
        lock.l_len = sizeof(record);
        if (fcntl(fd,F_SETLKW, &lock) == -1) {  /* 쓰기 잠금 */
            perror(argv[1]);
            exit(3);
        }

        lseek(fd,  (long) (id-START_ID)*sizeof(record), SEEK_SET);
        if ((read(fd, (char *) &record, sizeof(record)) > 0) &&
            (record.id != 0))
            printf("이름:%s\t 학번:%d\t 점수:%d\n",
                   record.name, record.id, record.score);
        else printf("레코드 %d 없음\n", id);

        printf("새로운 점수: ");
        scanf("%d", &record.score);
        lseek(fd, (long) -sizeof(record), SEEK_CUR);
        write(fd, (char *) &record, sizeof(record));

        lock.l_type = F_UNLCK;
        fcntl(fd, F_SETLK, &lock);  /* 잠금 해제 */
        printf("\n수정할 학생의 학번 입력:");
    }

    close(fd);
    exit(0);
}

정리 및 느낀 점

• fcntl()함수에  flock 구조체를 매개변수로 사용해 파일의 레코드를 잠금을 구현했다.

출처

• 창병모, 리눅스 프로그래밍, 생능출판사, 2014.