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Linux 下的文件锁

January 13, 2022 • Read: 81 • 编程开发

本文首发于: https://blog.frytea.com

本文内容为 Linux 系统通用,各个语言实现可能稍有不同,但原理相同。

当多个进程或多个程序都想要修同一个文件的时候,如果不加控制,多进程或多程序将可能导致文件更新的丢失。

例如进程1和进程2都要写入数据到a.txt中,进程1获取到了文件句柄,进程2也获取到了文件句柄,然后进程1写入一段数据,进程2写入一段数据,进程1关闭文件句柄,会将数据flush到文件中,进程2也关闭文件句柄,也将flush到文件中,于是进程1的数据被进程2保存的数据覆盖了。

所以,多进程修改同一文件的时候,需要协调每个进程:

  • 保证文件在同一时间只能被一个进程修改,只有进程1修改完成之后,进程2才能获得修改权
  • 进程1获得了修改权,就不允许进程2去读取这个文件的数据,因为进程2可能读取出来的数据是进程1修改前的过期数据

这种协调方式可以通过文件锁来实现。

文件锁分类

文件锁分两种,

  • 独占锁(写锁)
  • 共享锁(读锁)

当进程想要修改文件的时候,申请独占锁(写锁),当进程想要读取文件数据的时候,申请共享锁(读锁)。

独占锁和独占锁、独占锁和共享锁都是互斥的。

只要进程1持有了独占锁,进程2想要申请独占锁或共享锁都将失败(阻塞),也就保证了这一时刻只有进程1能修改文件,只有当进程1释放了独占锁,进程2才能继续申请到独占锁或共享锁。

但是共享锁和共享锁是可以共存的,这代表的是两个进程都只是要去读取数据,并不互相冲突。

文件锁:flock 和 lockf

Linux上的文件锁类型主要有两种:flock和lockf。后者是fcntl系统调用的一个封装。它们之间有些区别:

  • flock来自BSD,而fcntl或lockf来自POSIX,所以lockf或fcntl实现的锁也称为POSIX锁
  • flock只能对整个文件加锁,而fcntl或lockf可以对文件中的部分加锁,即粒度更细的记录锁
  • flock的锁是劝告锁,lockf或fcntl可以实现强制锁。所谓劝告锁,是指只有多进程双方都遵纪守法地使用flock锁才有意义,某进程使用flock,但另一进程不使用flock,则flock锁对另一进程完全无限制
  • flock锁是附加在(关联在)文件描述符上的(见下文更深入的描述),而lockf是关联在文件实体上的。本文后面将详细分析flock锁在文件描述符上的现象

参考文献

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