第七章 数据管理

内存管理

分配内存

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

char *memptr = (char *) malloc(1024);//分配1K的内存

释放内存

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

char *memptr = (char *) malloc(1024);//分配1K的内存
free(memptr);//释放内存

Linux支持虚拟内存，内核会将暂时不用的内存块的内容写到硬盘上，用作虚拟内存的硬盘部分被称为交换空间（Swap Space）。

Linux将所有的内存以页为单位进行划分。每当程序试图访问内存时，就会发生虚拟内存到物理内存的转换。

如果一个内存页面未被使用，则将其从物理内存转移到交换空间（换页）。

如果程序试图访问已经置换到交换空间的内存页的数据，则将内存页从交换空间再次置换到物理内存。

文件锁定

多任务，多用户下，程序经常共享文件数据，建立某种控制文件的方式非常重要。

两种应用：（1）以原子操作的方式创建锁文件，保证创建的文件是唯一的，不会被其他程序在同一时间创建。（2）允许程序锁定文件的一部分，从而独享对这部分内容的访问。

创建锁文件

简单来说就是创建一个唯一的文件，并保证同一时间其他程序不会创建相同的文件。

锁文件只是建议锁，不是强制锁。即锁文件只是指示器的作用，需要程序互相协作使用它们。

//lock1.c
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>

int main(){
    int file_desc;
    int save_errno;
    file_desc = open("/tmp/LCK.test",O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL,0444);
    if(file_desc == -1){
        save_errno = errno;
        printf("Open failed with error:%d
",save_errno);
    }
    else{
        printf("Open success
");
    }
    exit(0);
}

执行

wuchao@:~/linux_program/CH07$ ./lock1
Open success
wuchao@:~/linux_program/CH07$ ./lock1
Open failed with error:17

第一次执行时，文件不存在，所有调用open成功，第二次文件存在，所有调用失败。open返回-1。

区域锁定

#include<fcntl.h>
int fcntl(int fildes, int command, struct flock *flock_structure );

command参数有以下选项：

F_GETLK

获取文件的锁信息

F_SETLK

加锁或解锁

F_SETLKW

同F_SETCL，在无法获取锁时，一直等待，直到获取到锁或收到一个信号。

flock结构体如下：

short  l_type

取值如下：

F_RDLCK：共享（或读）锁。多个进程可以拥有同一文件的同一区域的共享锁。只要任意一个进程拥有一把共享锁，就没有进程可以获得该区域的独占锁。为了获取共享锁，文件必须以读或读写打开。

F_UNCLK：解锁

F_WRCLK：独占（或写）锁。只有一个进程可以在文件的特定区域拥有一把独占锁。只要任意一个进程有了这把锁，其他进程无法在该区域获得任何类型的锁。为了获取独占锁，文件必须以写或读写打开。

short  l_whence

定义了l_start的相对偏移值，l_whence常设为SEEK_SET，此时l_start从文件的开始计算。

取值如下：

SEEK_SET：文件头

SEEK_CUR：当前位置

SEEK_END：文件尾

short  l_start

该区域的第一个字节。

short  l_len

该区域的字节数。

short  l_pid

持有锁的进程标识符。

锁状态下的读写操作

当对文件区域加锁后，必须使用底层read和write访问文件数据。因为fread和fwrite会对读写的数据进行缓存。

死锁

程序A,B需要同时更新同一个文件中的字节1和字节2，程序A选择先更新字节2，程序B选择先更新字节1。

两个程序同时启动，程序A先锁定字节2，程序B先锁定字节1。程序A尝试锁定字节1，但字节1被B锁定，A在那里等待。接着B尝试锁定2，但被A锁定，B也在等待。

此时，两个程序都无法继续下去。