共享锁和排他锁 linux

共享锁和排他锁基础概念

共享锁（Shared Lock）：

允许多个事务同时读取同一数据项，但阻止其他事务获取排他锁。
通常用于读操作，允许多个读操作并发执行。

排他锁（Exclusive Lock）：

只允许一个事务持有锁，并阻止其他事务获取任何类型的锁（包括共享锁和排他锁）。
通常用于写操作，确保在写操作期间数据的一致性和完整性。

类型与应用场景

共享锁的应用场景：

数据库中的读操作，如SELECT语句。
文件系统的共享读取。

排他锁的应用场景：

数据库中的写操作，如INSERT、UPDATE、DELETE语句。
文件系统的独占写入。

遇到问题及解决方法

常见问题：

死锁：两个或多个事务互相等待对方释放锁，导致程序无法继续执行。
性能瓶颈：过多的锁可能导致系统性能下降。

解决方法：

死锁预防：
- 使用锁超时机制，设置一个合理的锁等待时间。
- 按照固定的顺序获取锁，避免循环等待。

性能优化：
- 减少锁的粒度，尽量只锁定必要的数据部分。
- 使用乐观锁或无锁算法，在某些场景下可以提高并发性能。

示例代码（Linux文件系统）

# 使用fcntl系统调用实现共享锁和排他锁

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

int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    // 获取共享锁
    struct flock fl;
    fl.l_type = F_RDLCK;  // 共享锁
    fl.l_whence = SEEK_SET;
    fl.l_start = 0;
    fl.l_len = 0;
    if (fcntl(fd, F_SETLKW, &fl) == -1) {
        perror("fcntl");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 读取文件内容
    char buffer[100];
    read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    printf("Read: %s\n", buffer);

    // 释放共享锁
    fl.l_type = F_UNLCK;
    if (fcntl(fd, F_SETLK, &fl) == -1) {
        perror("fcntl");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 获取排他锁
    fl.l_type = F_WRLCK;  // 排他锁
    if (fcntl(fd, F_SETLKW, &fl) == -1) {
        perror("fcntl");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 写入文件内容
    const char *new_content = "New content";
    write(fd, new_content, strlen(new_content));

    // 释放排他锁
    fl.l_type = F_UNLCK;
    if (fcntl(fd, F_SETLK, &fl) == -1) {
        perror("fcntl");
        close(fd);
        return 1;
    }

    close(fd);
    return 0;
}