Linux文件锁机制_flock应用解析【教程】

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flock 是建议性锁,依赖进程协作且绑定文件描述符而非文件路径或 inode,close(fd)才释放锁,故跨进程、多 fd、exec 后易“失效”。

Linux 文件锁机制_flock 应用解析【教程】

flock 不是系统级强制锁,它依赖进程协作,且只对同一文件描述符有效 —— 这意味着用 flock 锁住一个文件后,另一个进程用 open() 重新打开该文件再加锁,完全不受影响。

为什么 flock 在不同进程间有时“失效”?

根本原因是 flock 实现的是“建议性锁(advisory lock)”,内核不拦截未加锁的读写操作。更关键的是:锁与文件描述符(fd)绑定,而非文件路径或 inode

  • 同一进程内多次 open("/tmp/a", O_RDWR) 会得到不同 fd,flock(fd1, LOCK_EX)fd2 完全无效
  • 子进程继承父进程的 fd 时,flock 锁也一并继承;但 fork() 后各自调用 exec 重置 fd 表,锁就丢失了
  • Shell 中 flock -x /tmp/lockfile -c "cmd" 是安全的,因为它确保 cmd 继承了带锁的 fd;但 sh -c 'flock ……' 嵌套调用容易因 fd 关闭时机出错

flockfcntl(F_SETLK) 的关键 区别

两者都属建议锁,但生命周期和 作用域 完全不同:

  • flock(fd, LOCK_EX):锁随 fd 存在,close(fd) 自动释放;不支持部分文件区域锁
  • fcntl(fd, F_SETLK, &fl):锁随进程存在,进程退出自动释放;支持对文件某一段加锁(fl.l_start/fl.l_len
  • 二者互不感知 —— 用 flock 加锁后,fcntl 仍可成功加锁,反之亦然
  • 跨 NFS 时 flock 可能完全不可靠,而 fcntl 在较新 NFSv4 上有更好支持

Shell 脚本中正确使用 flock 的惯用写法

避免直接对路径加锁,应始终基于文件描述符,并控制其生命周期:

#!/bin/bash exec 200>/tmp/myapp.lock if ! flock -n 200; then     echo "Another instance is running" >&2     exit 1 fi # 此处执行业务逻辑 echo "Working……" sleep 10 # 脚本退出时自动 close(200),释放锁
  • exec 200>/tmp/myapp.lock 打开文件并绑定到 fd 200,不写入内容,仅用于锁载体
  • flock -n 200 尝试非阻塞加锁;失败则立即退出
  • 不用 flock /tmp/myapp.lock -c "……",因为子 shell 无法保证锁持续到命令结束(尤其命令后台化或被信号中断时)
  • 若需长期持 有锁(如守护进程),应在主循环中保持 fd 200 打开,不能在每次循环里反复 open/close

Python 中调用 flock 的常见陷阱

Python 的 os.flock() 接口行为与 C 一致,但容易忽略 fd 生命周期管理:

import os import time 

fd = os.open("/tmp/worker.lock", os.O_CREAT | os.O_RDWR) try: os.flock(fd, os.LOCK_EX | os.LOCK_NB) print("Lock acquired") time.sleep(30) # 模拟工作 finally: os.close(fd) # 必须 close,否则锁不会释放!

  • 不能用 with open(……) as f: 然后对 f.fileno() 加锁 —— with 块结束会自动 close(),导致锁提前释放
  • os.O_TRUNCos.O_WRONLY 打开方式不影响 flock 效果,但若文件被截断,锁依然有效(锁对象是 fd,不是文件内容)
  • 在多线程程序中,flock 不能防止线程竞争 —— 它只在进程粒度起作用;线程间需用 threading.Lock

真正容易被忽略的是:flock 锁在进程收到 SIGKILL 时一定会释放,但在 SIGTERM 后若未正常清理 fd,锁可能残留到下一次启动 —— 所以生产脚本务必确保所有退出路径(包括异常、信号处理)都显式 close() 锁 fd。

星耀云
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