Linux 下三种文件锁 —— fcntl/lockf、flock

Why the article

因为文件锁的事踩了点坑（还是在生产环境），花时间了解整理了一下。以下结论基本经过 demo 验证，先简略写写结论，总结总结历史，有空再补其他的。

	Posix locks: fcntl/lockf	BSD locks: flock
范围	字节范围锁	只能对整个文件加锁
类型	建议锁（默认）/ 强制锁（非 POSIX 标准，默认关闭）	建议锁
关联关系	与进程关联( 标准 POSIX )/ 与文件描述符关联(非 POSIX 标准， 需特定参数， linux 3.15 支持)	与文件描述符关联
网络文件系统	支持 NFS 不支持 ocfs2	支持 NFS（实现仿 fcntl， linux 2.6.12 支持） 支持 ocfs2

锁的类型

建议锁

• 只在合作进程（在读写文件之前尝试加锁）间有效。
• 其他进程非要读写是拦不住的。

强制锁

• 需要 mount -o mand 和 chmod g+s,g-x lockfile 同时满足才行
• linux 内核会阻塞其他进程的 IO 请求
• 可以通过删除锁文件绕过

关联关系

与进程关联

• 当一个进程终止时，所建立的所有锁全部被释放
• 关闭一个文件描述符，会释放对该文件的所有锁，包括对其他指向相同文件的文件描述符加的锁
  • 同一进程打开多个文件描述符 fd1, fd2
  • 对 fd1 加锁
  • 关闭 fd2
  • fd1 上的锁会被释放
• fork 产生的子进程并不继承父进程所设置的锁
• 在执行 exec 后，新程序可以继承原程序的锁（如果对fd设置了close-on-exec，则exec前会关闭fd，相应文件的锁也会被释放）

与文件描述符关联

• 当一个文件描述符及其所有副本（包括子进程继承的和 dup 的）关闭时，才会释放对其建立的锁
• fork 的子进程由于继承了文件描述符，所以也继承了其上的锁
• 子进程对继承的文件描述符上的锁进行修改/解锁，会影响到父进程的锁（对于 dup 出的副本同样试用）
• 在执行 exec 后，新程序可以继承原程序的锁

fcntl/lockf 和 flock 的交互

• linux 2.0 后在本地文件系统上互不影响
• 在 NFS 上， flock 由于底层实现仿造 fcntl 的字节范围锁，所以两者会产生交互。

NOTE

• Linux fcntl 的强制锁在设置的时候会和 write/read 有 race condition。
• fcntl 有死锁检测，而 flock 没有
• linux 3.12 之前，在 NFS 上设置的 fcntl 锁会因为 client 长时间(90s)与 nfs server 失去连接而丢失

参考文献

http://man7.org/linux/man-pages/man2/fcntl.2.html
http://man7.org/linux/man-pages/man2/flock.2.html

原理理解

http://blog.csdn.net/jnu_simba/article/details/8806654

文件描述符、文件表项指针、inode节点的关系