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linux shell之文件锁

作者:mdxy-dxy 字体:[增加 减小] 来源:互联网

mdxy-dxy 通过本文主要向大家介绍了linux shell 文件,linux shell 创建文件,linux shell 读取文件,linux shell脚本,linux shell编程等相关知识,希望对您有所帮助,也希望大家支持linkedu.com www.linkedu.com

经常在 shell 脚本里要阻止其它进程,比如 msmtp 自带的mail queue 脚本,这个脚本的互斥做法是不正确的,下面介绍下发现的三个通过文件达到互斥的正确做法。

1. util-linux 的 flock

这个命令有两种用法:  flock LOCKFILE COMMAND  ( flock -s 200; COMMAND; ) 200>LOCKFILEflock 需要保持打开锁文件,对于第二种使用方式并不方便,而且 -s 方式指定文件句柄可能冲突。好处是不需要显式的解锁,进程退出后锁必然释放。

2. liblockfile1 的 dotlockfile

号称最灵活可靠的文件锁实现。其等待时间跟  -r 指定的重试次数有关,重试时间为 sum(5, 10, ..., min(5*n, 60), ...).锁文件不需要保持打开, 带来的问题是需要用 trap EXIT 确保进程退出时删除锁文件.

3. procmail 的 lockfile

跟 dotlockfile 类似, 但可以一次性创建多个锁文件.
 
在SHELL中实现文件锁,有两种简单的方式。

一是利用普通文件,在脚本启动时检查特定文件是否存在,如果存在,则等待一段时间后继续检查,直到文件不存时创建该文件,在脚本结束时删除文件。为确保脚本在异常退出时文件仍然能被删除,可以借助于trap "cmd" EXIT TERM INT命令。一般这类文件存放在/var/lock/目录下,操作系统在启动时会对该目录做清理。
另一种方法是是使用flock命令。使用方式如下,这个命令的好处是等待动作在flock命令中完成,无需另外添加代码。
( flock 300 ...cmd... flock -u 300 ) > /tmp/file.lock
但flock有个缺陷是,在打开flock之后fork(),子进程也会拥有锁,如果在flock其间有运行daemon的话,必需确保daemon在启动时已经关闭了所有的文件句柄,不然该文件会因为daemon一直将其置于打开状态而无法解锁。


一个实现linux shell文件锁的例子
最近看到很多讨论如何能不让脚本重复执行的问题,实际就是文件锁的概念,写了一个小例子:
把这个作为文件开头不会产生重复执行的情况。(我想两个执行脚本的文件名一模一样应该不会经常出现吧)

#!/bin/bash
LockFile()
{
 find/dev/shm/* -maxdepth 0 -type l -follow -exec unlink {} \;
 [ -f /dev/shm/${0##*/}]&&exit
 ln -s /proc/$$/dev/shm/${0##*/}
 trap "Exit" 0 1 2 3 15 22 24
}
Exit()
{
 unlink /dev/shm/${0##*/};
 exit 0;
}
LockFile
# main program
# program ......
#Exit
</div>

/var/lock/subsys目录的作用的说明
很多程序需要判断是否当前已经有一个实例在运行,这个目录就是让程序判断是否有实例运行的标志,比如说xinetd,如果存在这个文件,表示已经有xinetd在运行了,否则就是没有,当然程序里面还要有相应的判断措施来真正确定是否有实例在运行。
通常与该目录配套的还有/var/run目录,用来存放对应实例的PID,如果你写脚本的话,会发现这2个目录结合起来可以很方便的判断出许多服务是否在运行,运行的相关信息等等。
   实际上,判断是否上锁就是判断这个文件,所以文件存在与否也就隐含了是否上锁。而这个目录的内容并不能表示一定上锁了,因为很多服务在启动脚本里用touch来创建这个加锁文件,在系统结束时该脚本负责清除锁,这本身就不可靠(比如意外失败导致锁文件仍然存在),我在脚本里一般是结合PID文件(如果有PID文件的话),从PID文件里得到该实例的PID,然后用ps测试是否存在该PID,从而判断是否真正有这个实例在运行,更加稳妥的方法是用进程通讯了,不过这样的话单单靠脚本就做不到了。
 
flock命令在我的系统属于util-linux-2.13-0.46.fc6包,如果没有此命令,尝试更新您系统下的util-linux包。
介绍此命令的原因:
论坛中曾有woodie兄写的脚本串行化的讨论,已经很完善了。
但flock此命令既与shell脚本结合的很好,而且与C/PERL/PHP等语言的flock函数用法很相似,使用起来也很简单。相比之下,woodie兄那篇的内容需要不浅的shell功底来理解。
两种格式分别为:
       flock [-sxon] [-w timeout] lockfile [-c] command...

       flock [-sxun] [-w timeout] fd
介绍一下参数:
-s为共享锁,在定向为某文件的FD上设置共享锁而未释放锁的时间内,其他进程试图在定向为此文件的FD上设置独占锁的请求失败,而其他进程试图在定向为此文件的FD上设置共享锁的请求会成功。
-e为独占或排他锁,在定向为某文件的FD上设置独占锁而未释放锁的时间内,其他进程试图在定向为此文件的FD上设置共享锁或独占锁都会失败。只要未设置-s参数,此参数默认被设置。
-u手动解锁,一般情况不必须,当FD关闭时,系统会自动解锁,此参数用于脚本命令一部分需要异步执行,一部分可以同步执行的情况。
-n为非阻塞模式,当试图设置锁失败,采用非阻塞模式,直接返回1,并继续执行下面语句。
-w设置阻塞超时,当超过设置的秒数,就跳出阻塞,返回1,并继续执行下面语句。
-o必须是使用第一种格式时才可用,表示当执行command前关闭设置锁的FD,以使command的子进程不保持锁。
-c执行其后的comand。
举个实用的例子:

#!/bin/bash
{
flock -n 3
[ $? -eq 1 ] && { echo fail; exit; }
echo $$
sleep 10
} 3<>mylockfile
</div>


此例的功能为当有一个脚本实例正在执行时,另一个试图执行该脚本的进程会失败退出。
sleep那句可以换成您需要执行的语句段。
这里请注意一点,我使用<>打开mylockfile,原因是定向文件描述符是先于命令执行的。因此假如在您要执行的语句段中需要读写mylockfile文件,例如想获得上一个脚本实例的pid,并将此次的脚本实例的pid写入mylockfile。此时直接用>打开mylockfile会清空上次存入的内容,而用<打开mylockfile当它不存在时会导致一个错误。当然这些问题都可以用其他方法解决,我只是点出这种最通用的方法。

【背景介绍】

CU上曾经有几个帖子讨论到一个实际问题,就是如何限制同一时刻只允许一个脚本实例运行。其中本版新老斑竹和其它网友都参加了讨论,但以faintblue兄的帖子对大家启发最大,下面的背景介绍中许多内容都是来自于他。在此感谢faintblue兄,也感谢斑竹和其它朋友!
woodie总结了一下现有的结果,大体上可以分为两种思路:
一、简单的方法是,用ps一类命令找出已经运行脚本的数量,如果大于等于2(别忘了把自己也算进去^_^),就退出当前脚本,等于1,则运行。这种方法简单是简单,不过有一些问题:
首先,ps取得脚本文件进程数量就有很多陷阱,例如有时无法ps到脚本文件的名称;
即使可以ps到脚本名,如果用到管道的话,由于子shell的原因,在大多数平台下会得到奇怪的结果,有时得到数字a,有时又得到数字b,让人无所适从;
就算计数的问题已经解决了,还有问题,不过不太严重:如果两个脚本实例同时计数,显然数字都应该等于2,于是两个都退出了。于是在这一时间点上没有一个脚本在执行;

二、加锁的方法。就是脚本在执行开始先试图得到一个“锁”,得到则继续执行,反之就退出。
加锁方法也存在一些问题,主要集中在两个方面:
其一,加锁时如何避免竞态条件(race condition)。即如何找到一些“原子”操作,使得加锁的动作一步完成,中间不能被打断。否则就可能出现下面的情况:
脚本1检测到没有锁被占用;
然后脚本2也检测到没有锁被占用;
脚本1加锁,开始执行;
然后脚本2(错误地)加锁,也开始执行;
看到吗,两个脚本在同时执行。:(
可能的一些加锁的“原子”操作有:
1.创建目录,当一个进程创建成功后其它进程都会失败;
2.符号链接:ln -s,一个链接创建后其它进程的ln -s命令会出错;
3.文件首行的竞争,多个进程以append的方式同时写到文件,只有惟一一个进程写到了文件的第一行,因为不可能有两个第一行。^_^
4.其它软件包的加锁工具,通常是c语言二进制程序,自己写的也行。
目前加锁时的问题已经可以解决。
其二,找到一种方法避免出现“死锁”的情况,这里是指:虽然“锁”被占用,但却没有脚本在执行。这通常在脚本意外退出,来不及释放占用的“锁”之后。如收到一些系统信号后退出,机器意外掉电后退出等。
对于前者的情况,可以用trap捕获一些信号,在退出前释放锁;但有些信号是无法捕获的。
对于后者,可以在机器重起后用脚本自动删除锁来解决。不过有点麻烦。
所以比较理想的是脚本自己来检测死锁,然后释放它。不过问题的难点在于如何找到一种“原子”操作,将检测死锁和删除死锁的动作一步完成,否则又会出现与加锁时同样的竞态条件的问题。例如:
进程1检测到死锁;
进程2监测到死锁;
进程1删除死锁;
进程x(也可能是进程1自己)加锁,开始运行;
进程2(错误地)删除死锁;
此时锁没有占用,于是任意进程都可以加锁并投入运行。
这样又出现了两个进程同时运行的情况。:(
可惜的是:在迄今为止的讨论之后,woodie还没有找到一种合适的“原子”操作。:(只是找到了一种稍微好些的办法:就是在删除时用文件的inode作标识,于是其它进程新建的锁(文件名虽然相同,但inode相同的机率比较微小)不容

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