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 mandchmod 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
    • 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
文件描述符、文件表项指针、inode节点的关系

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