flock in shell

当多个进程可能会对同样的数据执行操作时，这些进程需要保证其它进程没有也在操作，以免损坏数据。

通常，这样的进程会使用一个「锁文件」，也就是建立一个文件来告诉别的进程自己在运行，如果检测到那个文件存在则认为有操作同样数据的进程在工作。这样的问题是，进程不小心意外死亡了，没有清理掉那个锁文件，那么只能由用户手动来清理了。像 pacman 或者 apt-get 一些数据库服务经常在意外关闭时留下锁文件需要用户清理。我以前写了个pidfile，它会将自己的 pid 写到文件里去，所以，如果启动时文件存在，但是对应的进程不存在，那么它也可以知道没有其它进程要访问它要访问的数据（这里只讨论如何避免数据的并发讨论，不考虑进程意外退出时的数据完整性）。但是，Linux 的 pid 是会复用的。而且，检查 pidfile 也有点麻烦不是么？（还有竞态呢）

某天，我发现了 flock 这个系统调用。flock 是对于整个文件的建议性锁。也就是说，如果一个进程在一个文件（inode）上放了锁，那么其它进程是可以知道的。（建议性锁不强求进程遵守。）最棒的一点是，它的第一个参数是文件描述符，在此文件描述符关闭时，锁会自动释放。而当进程终止时，所有的文件描述符均会被关闭。于是，很多时候就不用考虑解锁的事情啦。

flock 有个对应的 shell 命令也叫 flock，很好用的。使用最广泛的 cronie 这个定时任务服务很笨的，不像小巧的 dcron 那样同一任务不会同时跑多个。于是乎，服务器上经常看到一堆未退出的 cron 任务进程。把所有这样的任务包一层 flock 就不会导致 cronie 启动 N 个进程做同一件事啦：

flock -n /tmp/.my.lock -c 'command to run'

即使是 dcron，有时会有两个操作同一数据的任务，也需要使用 flock 来调度。不过这次不用-n参数让文件被锁住时失败退出了。我们要等拥有锁的进程完事再执行。如下，两个任务（有所修改），一个是从远程同步数据到本地的，另一个是备份同步过来的数据的。同时执行的话，就会备份到不完整的数据了。

*/7 *    * * * ID=syncdata       LANG=zh_CN.UTF-8 flock /tmp/.backingup -c my_backup_script
@daily         ID=backupdata     LANG=zh_CN.UTF-8 [ -d ~/data ] && cd ~/data && nice -n19 ionice -c3 flock /tmp/.backingup -c "tar cJf backup_$(date +"%Y%m%d").tar.xz data_dir --exclude='*~'"

flock 命令除了接收文件名参数外，还可以接收文件描述符参数。这种方法在 shell 脚本里特别有用。比如如下代码：

lockit () {
  exec 7<>.lock
  flock -n 7 || {
    echo "Waiting for lock to release..."
    flock 7
  }
}

exec行打开.lock文件为 7 号文件描述符，然后拿 flock 尝试锁它。如果失败了，就输出一条消息，并且等待锁被释放。那个 7 号文件描述符就让它一直开着了，反正脚本执行完毕内核会释放，也不用去调用trap内建命令了。

上边有一点很有意思的是，flock 是一个子进程，但是因为文件描述符在 fork 和 execve 中会共享，而 flock 锁在 fork 和 execve 时也不会改变，所以子进程在那个文件描述符上加锁后，即使它退出了，因为那个文件描述符父进程还有一份，所以不会被关闭，锁也就得以保留。（所以，如果余下的脚本里要是有进程带着那个文件描述符 fork 到后台锁就不会在脚本执行完后自动解除啦……）

PS: 经我测试，其它一些类 Unix 系统上或者没有 flock 这个系统调用，只有 fcntl 那个，或者行为和 Linux 的不一样。