2 typy zamykání souborů Linux (poradní, příklady povinného zámku)

Zamykání souborů je mechanismus, který umožňuje přístup k souboru v kteroukoli konkrétní dobu pouze jednomu procesu. Pomocí mechanismu zamykání souborů může mnoho procesů číst/zapisovat jeden soubor bezpečnějším způsobem.

V tomto článku prozkoumáme různé typy zamykání souborů v systému Linux a pomocí příkladu programu pochopíme jejich rozdíly.

Použijeme následující příklad, abychom pochopili, proč je zamykání souborů vyžadováno.

1. Proces „A“ otevře a přečte soubor, který obsahuje informace související s účtem.
2. Proces „B“ také otevře soubor a přečte informace v něm.
3. Nyní proces „A“ změní zůstatek účtu záznamu v jeho kopii a zapíše jej zpět do souboru.
4. Proces „B“, který nemá žádný způsob, jak zjistit, že se soubor od posledního čtení změnil, má zastaralou původní hodnotu. Poté změní zůstatek účtu stejného záznamu a zapíše zpět do souboru.
5. Nyní bude mít soubor pouze změny provedené procesem „B“.

Aby se předešlo těmto problémům, používá se zamykání k zajištění „serializace“.

Níže jsou uvedeny dva typy zamykání souborů Linux:

1. Upozornění zamykání
2. Povinné zamykání

1. Poradenské zamykání

Poradenské uzamčení vyžaduje spolupráci zúčastněných procesů. Předpokládejme, že proces „A“ získá zámek WRITE a začal zapisovat do souboru a proces „B“, aniž by se pokusil získat zámek, může soubor otevřít a zapisovat do něj. Proces „B“ je zde nespolupracující proces. Pokud se proces „B“ pokusí získat zámek, znamená to, že tento proces spolupracuje na zajištění „serializace“.

Poradenské zamykání bude fungovat pouze v případě, že zúčastněné procesy spolupracují. Poradenské zamykání někdy také nazývané jako „nevynucené“ zamykání.

2. Povinné zamykání

Povinné zamykání nevyžaduje spolupráci zúčastněných procesů. Povinné zamykání způsobuje, že jádro kontroluje každé otevření, čtení a zápis, aby ověřilo, že volající proces neporušuje zámek daného souboru. Více informací o povinném zamykání lze nalézt na kernal.org

Chcete-li povolit povinné zamykání v Linuxu, musíte jej povolit na úrovni souborového systému a také na jednotlivých souborech. Postup je následující:

1. Připojte systém souborů pomocí možnosti „-o mand“
2. Pro soubor lock_file zapněte bit set-group-ID a vypněte bit group-execute, abyste povolili povinné zamykání daného konkrétního souboru. (Tento způsob byl zvolen, protože když vypnete bit group-execute, set-group-ID pro něj nemá žádný skutečný význam)

Příklady zamykání souborů Linux

Abyste pochopili, jak to funguje, vytvořte si následující program file_lock.c:

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char **argv) {
  if (argc > 1) {
    int fd = open(argv[1], O_WRONLY);
    if(fd == -1) {
      printf("Unable to open the file\n");
      exit(1);
    }
    static struct flock lock;

    lock.l_type = F_WRLCK;
    lock.l_start = 0;
    lock.l_whence = SEEK_SET;
    lock.l_len = 0;
    lock.l_pid = getpid();

    int ret = fcntl(fd, F_SETLKW, &lock);
    printf("Return value of fcntl:%d\n",ret);
    if(ret==0) {
      while (1) {
        scanf("%c", NULL);
      }
    }
  }
}

Zkompilujte program pomocí gcc.

# cc -o file_lock file_lock.c

Znovu připojte kořenový souborový systém s volbou „mand“ pomocí příkazu mount, jak je ukázáno níže. To umožní povinné zamykání na úrovni systému souborů.

Poznámka:Abyste mohli provést níže uvedený příkaz, musíte být root.

# mount -oremount,mand /

Vytvořte 2 soubory s názvem „advisory.txt“ a „mandatory.txt“ v adresáři, kde je umístěn spustitelný soubor (zámek_souboru). Povolte Set-Group-ID a deaktivujte Group-Execute-Bit pro „mandatory.txt“ následovně

# touch advisory.txt
# touch mandatory.txt
# chmod g+s,g-x mandatory.txt

Uzamykání testovacího upozornění: Nyní spusťte ukázkový program s argumentem ‚advisory.txt‘.

# ./file_lock advisory.txt

Program bude čekat na vstup od uživatele. Z jiného terminálu nebo konzole vyzkoušejte následující

# ls >>advisory.txt

Ve výše uvedeném příkladu příkaz ls zapíše svůj výstup do souboru consulty.txt. I když získáme zámek zápisu, stále může do souboru zapisovat nějaký jiný proces ( Nespolupracující ). Toto se nazývá „poradní“ zamykání.

Test povinného zamykání: Znovu spusťte ukázkový program s argumentem ‘mandatory.txt’.

# ./file_lock mandatory.txt

Z jiného terminálu nebo konzole vyzkoušejte následující:

# ls >>mandatory.txt

Ve výše uvedeném příkladu bude příkaz ls čekat na odstranění zámku, než zapíše svůj výstup do souboru povinné.txt. Stále se jedná o nespolupracující proces, ale uzamčení je dosaženo pomocí povinného zamykání.