PHP flock文件锁详解介绍

为了确保操作的有效性和完整性,可以通过锁机制将并发状态转换成串行状态.作为锁机制中的一种,PHP的文件锁也是为了应对资源竞争.假设一个应用场景,在存在较大并发的情况下,通过fwrite向文件尾部多次有序的写入数据,不加锁的情况下会发生什么?多次有序的写入操作相当于一个事务,我们此时需要保证这个事务的完整性.

bool flock ( int handle, int operation [, int &wouldblock] );

flock() 操作的 handle 必须是一个已经打开的文件指针.operation 可以是以下值之一:

1.要取得共享锁定(读取程序),将 operation 设为 LOCK_SH(PHP 4.0.1 以前的版本设置为 1)

2.要取得独占锁定(写入程序),将 operation 设为 LOCK_EX(PHP 4.0.1 以前的版本中设置为 2)

3.要释放锁定(无论共享或独占),将 operation 设为 LOCK_UN(PHP 4.0.1 以前的版本中设置为 3)

4.如果你不希望 flock() 在锁定时堵塞,则给 operation 加上 LOCK_NB(PHP 4.0.1 以前的版本中设置为 4)

建两个文件

实例代码如下:

(1) a.php

  1. ?$file = "temp.txt";      
  2. $fp = fopen($file , 'w');      
  3. if(flock($fp , LOCK_EX)){      
  4.      fwrite($fp , "abcn");      
  5.      sleep(10);      
  6.      fwrite($fp , "123n");      
  7.     flock($fp , LOCK_UN);      
  8. }      
  9. fclose($fp); 

(2) b.php

  1. ?$file = "temp.txt";      
  2. $fp = fopen($file , 'r');      
  3. echo fread($fp , 100);      
  4. fclose($fp); 

运行 a.php 后,马上运行 b.php ,可以看到输出:

abc

等 a.php 运行完后运行 b.php ,可以看到输出:

abc

123

显然,当 a.php 写文件时数据太大,导致时间比较长时,这时 b.php 读取数据不完整

修改 b.php 为:

实例代码如下:

  1. ?$file = "temp.txt";      
  2. $fp = fopen($file , 'r');      
  3. if(flock($fp , LOCK_EX)){      
  4.     echo fread($fp , 100);      
  5.     flock($fp , LOCK_UN);      
  6. else{      
  7.     echo "Lock file failed…n";      
  8. }      
  9. fclose($fp);  

运行 a.php 后,马上运行 b.php ,可以发现 b.php 会等到 a.php 运行完成后(即 10 秒后)才显示:

abc
123

读取数据完整,但时间过长,他要等待写锁释放.修改 b.php 为:

实例代码如下:

  1. ?$file = "temp.txt";      
  2. $fp = fopen($file , 'r');      
  3. if(flock($fp , LOCK_SH | LOCK_NB)){      
  4.     echo fread($fp , 100);      
  5.     flock($fp , LOCK_UN);      
  6. else{      
  7.     echo "Lock file failed…n";      
  8. }      
  9. fclose($fp);  

运行 a.php 后,马上运行 b.php ,可以看到输出:

Lock file failed…

证明可以返回锁文件失败状态,而不是向上面一样要等很久.

结论:

建议作文件缓存时,选好相关的锁,不然可能导致读取数据不完整,或重复写入数据.file_get_contents 好像选择不了锁,不知道他默认用的什么锁,反正和不锁得到的输出一样,是不完整的数据.

我是要做文件缓存,所以只需要知道是否有写锁存在即可,有的话就查数据库就可以了.多次同时执行,虽然都写了100行,但是事务1和事务2的数据交错写入,这并不是我们想要的结果.我们要的是事务完整的执行,此时我们需要有个机制去保证在第一个事务执行完后再执行第二个.在PHP中,flock函数完成了这一使命.在事物1和事务2的循环前面都加上: flock($fp, LOCK_EX); 就能满足我们的需求,将两个事务串行.

当某一个事务执行完flock时,因为我们在这里添加的是LOCK_EX(独占锁定),所以所有对资源的操作都会被阻塞,只有当事务执行完成后,后面的事务才会执行.我们可以通过输出当前的时间的方法来确认这一点.

关于在尾部追加写入,在unix系统的早期版本中存在一个并发写入的问题,如果要在尾部追加,需要先lseek位置,再write.当多个进程同时操作时,会因为并发导致的覆盖写入的问题,即两个进程同时获取尾部的偏移后,先后执行write操作,后面的操作会将前面的操作覆盖.这个问题在后面以添加打开时的O_APPEND操作而得到解决,它将查找和写入操作变成了一个原子操作.

在PHP的fopen函数的实现中,如果我们使用a参数在文件的尾部追加内容,其调用open函数中oflag参数为 O_CREAT|O_APPEND,即我们使用追加操作不用担心并发追加写入的问题.

在PHP的session默认存储实现中也用到了flock文件锁,当session开始时就调用PS_READ_FUNC,且以O_CREAT | O_RDWR | O_BINARY 打开session数据文件,此时会调用flock加上写锁,如果此时有其它进程访问此文件(即同一用户再次发起对当前文件的请求),就会显示页面加载中,进程被阻塞了.加写锁其出发点是为了保证此次会话中对session的操作事务能完整的执行,防止其它进程的干扰,保证数据的一致性.如果一个页面没有session修改操作,可以尽早的调用session_write_close()释放锁.

文件锁是针对文件的锁,除了这种释义,还可以理解为用文件作为锁.在实际工作中,有时为确保单个进程的执行,我们会在程序执行前判断文件是否存在,如果不存在则创建一个空文件,在进程结束后删除这个空文件,如果存在,则不执行.

但是什么时候使用lock_ex什么时候使用lock_sh呢?

读的时候:

如果不想出现dirty数据,那么最好使用lock_sh共享锁.可以考虑以下三种情况: 

1. 如果读的时候没有加共享锁,那么其他程序要写的话(不管这个写是加锁还是不加锁)都会立即写成功.如果正好读了一半,然后被其他程序给写了,那么读的后一半就有可能跟前一半对不上(前一半是修改前的,后一半是修改后的) 

2. 如果读的时候加上了共享锁(因为只是读,没有必要使用排他锁),这个时候,其他程序开始写,这个写程序没有使用锁,那么写程序会直接修改这个文件,也会导致前面一样的问题 

3. 最理想的情况是,读的时候加锁(lock_sh),写的时候也进行加锁(lock_ex),这样写程序会等着读程序完成之后才进行操作,而不会出现贸然操作的情况

写的时候:

如果多个写程序不加锁同时对文件进行操作,那么最后的数据有可能一部分是a程序写的,一部分是b程序写的。如果写的时候加锁了,这个时候有其他的程序来读,那么他会读到什么东西呢? 

1. 如果读程序没有申请共享锁,那么他会读到dirty的数据.比如写程序要写a,b,c三部分,写完a,这时候读读到的是a,继续写b,这时候读读到的是ab,然后写c,这时候读到的是abc. 

2. 如果读程序在之前申请了共享锁,那么读程序会等写程序将abc写完并释放锁之后才进行读. 

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