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在多过程共享的应用程序中，通过“锁”来对同一个计算资源进行协同是十分常见的做法，无论在单机或多机的零碎、数据库、文件系统中，都须要依赖“锁”机制来防止并发拜访导致的不确定后果，明天咱们就来讲讲文件系统中的“锁”。
首先，文件锁也是一种互斥机制，可确保多个过程以平安的形式读取 / 写入同一个文件。之所以要对这些多过程业务进行管制，就是因为这些过程的调度是不可预期的，这种时序上的不可预期会对同一个文件资源产生竞争性拜访，从而带来预期外的后果。
咱们能够看一个例子，以便更好地了解这个问题。
假如咱们有一个 account.dat 文件，用于存储帐户余额，其初始值为“200”。并发零碎有两个过程来更新这个文件上的余额值：
- 过程 A：读取以后值，减去 20，而后将后果保留回文件中。
- 过程 B：读取以后值，加 80，而后将后果写回到文件中。
显然，在程序执行完这两个过程后，咱们冀望文件具备以下值：200-20 + 80 = 260。
然而，如果过程的执行不是按预期的程序直径，在以下这种状况下，可能会呈现不一样的后果：
- 过程 A 读取文件的以后值（200），并筹备进行进一步的计算。
- 这时，过程 B 读取雷同的文件并取得以后余额（200）。
- 过程 A 计算 200-20 并将后果 180 保留回文件。
- 过程 B 不晓得余额已更新。因而，它仍将应用过期的值 200 计算 200 + 80，并将后果 280 写入文件。
后果，account.dat 文件中保留的余额就是 280 而不是预期值 260。
Linux 中的文件锁
像后面提到的，文件锁是一种在多个过程之间限度文件并发拜访的机制。它仅容许一个过程在特定工夫内拜访文件，从而防止更新问题。
咱们都晓得 rm -rf / 在 Linux 中是十分危险的命令。如果咱们以 root 用户身份执行该命令，它甚至能够删除正在运行的零碎中的所有文件。这是因为 Linux 通常不会主动给关上的文件加锁，所以即便是正在运行的文件，依然有可能被 rm 命令删除。Linux 反对两种文件锁：协同锁（Advisory lock）和强制锁（Mandatory lock）。
协同锁（Advisory lock）
协同锁定不是强制性锁计划，仅当参加的过程通过显式获取锁进行合作时，它才无效。否则，如果某个过程基本不晓得锁，则这个协同锁会被疏忽掉（意味着各个过程间必须协商并恪守这个协同锁的机制，能力施展锁的作用）。
上面这个例子能够帮忙咱们更容易地了解协同锁机制。让咱们先回顾一下咱们之前提到的账户文件的例子。
首先，咱们假如文件 account.dat 仍蕴含初始值“200”。
过程 A 获取 account.dat 文件的排他锁，而后关上并读取该文件以获取以后值：200。
咱们必须理解，协同锁不是由操作系统或文件系统设置的。因而，即便过程 A 锁定了文件，过程 B 依然能够通过零碎调用自在读取、写入或删除文件。
如果过程 B 不尝试在获取锁的状况下，就执行文件操作，则能够说过程 B 与过程 A 没有应用协同锁机制进行单干，依然会带来不可预期的后果。
当初，让咱们看一下锁如何在合作流程中发挥作用：
- 过程 B 尝试在读取文件之前（与过程 A 合作）取得对 account.dat 文件的锁。
- 因为过程 A 已取得文件锁，因而过程 B 必须期待过程 A 开释锁。
- 过程 A 计算 100-20 并将 80 写回到文件中。
- 过程 A 开释锁。
- 过程 B 当初获取一个锁并读取文件，并获取更新的值：180。
- 过程 B 开始其逻辑，并将后果 260（180 + 80）写回到文件中。
- 过程 B 开释锁，以便其余合作过程能够持续读写该文件。
强制锁（Mandatory Lock）
与合作锁不同，强制锁不须要参加过程之间的任何单干。一旦在文件上激活了强制锁，操作系统便会阻止其余过程读取或写入文件。
要在 Linux 中启用强制性文件锁定，必须满足两个要求：
- 咱们必须应用 mand 选项挂载文件系统（挂载 -o mand FILESYSTEM MOUNT_POINT）。
- 咱们必须为要锁定的文件（chmod g + s，g-x FILE）关上 set-group-ID 位，并敞开组执行位。
应用强制锁之后，这个锁会在操作系统级别进行治理和管制。
查看零碎中的所有锁
slocks 命令
lslocks 命令是 util-linux 软件包的一个组件，在所有 Linux 发行版中都可用，通过这个命令能够列出零碎中所有以后持有的文件锁。
在以下列表中，咱们能够看到零碎中所有以后锁定的文件，还能够看到每个锁的详细信息，例如锁的类型以及哪个过程持有该锁。
/ proc /locks
/ proc / locks 不是命令，它是 procfs 虚构文件系统中的文件。该文件蕴含所有以后文件锁，lslocks 命令也依赖于此文件来生成列表。
要获取 / proc / locks 的信息，咱们执行“cat / proc / locks”：
咱们从第一行开始，理解 / proc / locks 文件系统中锁信息的组织形式：
- 第一列是序列号。
- 第二个字段批示应用的锁类别，例如 FLOCK（来自 flock 零碎调用）或 POSIX（来自 lockf，fcntl 零碎调用）。
- 此列用于阐明锁类型。它能够有两个值：ADVISORY 或 MANDATORY。
- 第四个字段显示该锁是 WRITE 还是 READ 锁。
- 第五个字段是锁的过程 ID。
- 该字段蕴含一个冒号分隔的字符串，以“major-device：minor-device：inode”的格局显示锁定文件的 ID。
- 此列以及最初一列显示了被锁定文件的锁定区域的开始和完结。在此示例行中，整个文件被锁定（0-EOF）。
因为分布式文件系统次要用于多个客户端中共享文件，客户端的应用程序并发拜访文件是很常见的操作，在理论利用中，渲染、HPC 等业务都须要应用到文件锁，锁的反对对分布式文件系统而言至关重要。YRCloudFile 反对 POSIX 语义中的协同锁和共享锁，用户能够通过 flock 或 fcntl 等零碎调用来对文件进行锁操作，锁的粒度能够反对到文件级别或文件内的指定区间。
