nginx源码分析1———进程间的通信机制五（文件锁）

相关介绍

nginx主要通过fcntl函数提供了劝告性记录上锁。所以在后面会设置seek offset相关的参数，因为fcntl可以对文件的一段记录进行上锁，上锁的粒度可以更小，不过本文只需要文件加锁就可以了，上锁的话，分为读写锁，本文只用了完全互斥的写锁。

系统调用

调用该函数进行初始化
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, .../* struct flock *args */);

1，fd是程序需要提供的打开的文件的fd。

2，cmd是命令，分别为以下三个命令。

F_SETLK 获取读(F_RDLCK)或者写锁(F_WRLCK)或者释放锁(F_UNLCK)，当无法完成时就返回EACCES或者EAGAIN

F_SETLKW F_SETLK和一样，只是会阻塞，直到获取为止

F_GETLK 检查由args指向的锁以确定是否有某个已存在的锁会妨碍将新锁授予进程。如果当前没有这样的锁存在，由args指向的flock结构的l_type将被置为F_UNLCK。否则这个已存在的锁的信息由args指向的结构体返回。(可以理解为获取信息时候使用)

3，args将由flock结构组成，在flock中介绍。

相关结构

从这个结构体看出，该方式可以用于更小粒度的记录加锁。

struct flock{
//指定加锁的类型（F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK）
short l_type;
//定义记录相对开始的位置方式(SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END)
short l_whence;
//开始的位置
off_t l_start;
//加锁的记录长度
off_t l_len;
pid_t l_pid;
};

创建

创建文件锁即是创建文件fd。

ngx_int_t
ngx_shmtx_create(ngx_shmtx_t *mtx, ngx_shmtx_sh_t *addr, u_char *name)
{
//已存在
if (mtx->name) {
if (ngx_strcmp(name, mtx->name) == 0) {
mtx->name = name;
return NGX_OK;
}
ngx_shmtx_destroy(mtx);
}
//创建文件fd，其实调用底层的open，参数的宏都用nginx封装的一下。用可读可写可创建的方式创建一个默认权限的文件
mtx->fd = ngx_open_file(name, NGX_FILE_RDWR, NGX_FILE_CREATE_OR_OPEN,NGX_FILE_DEFAULT_ACCESS);
//判断是否创建成功
if (mtx->fd == NGX_INVALID_FILE) {
ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, ngx_cycle->log, ngx_errno,ngx_open_file_n " \"%s\" failed", name);
return NGX_ERROR;
}
//unlink文件
if (ngx_delete_file(name) == NGX_FILE_ERROR) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, ngx_cycle->log, ngx_errno,ngx_delete_file_n " \"%s\" failed", name);
}
mtx->name = name;
return NGX_OK;
}

看到这里，肯定又要问题来了。那就是unlink后，文件fd依旧为什么还可以用，不冲突吗，文件还存在吗？

1，unlink函数删除文件，并且减少一个链接数。如果链接数达到0并且没有任何进程打开该文件，该文件内容才被真正删除。

2，如果在unlilnk之前没有close，那么依旧可以访问文件内容。所以只是unlink了文件，文件的链接数为0，但是进程与文件还有访问关系，所以文件并没有被删除。

3，在调用close时，内核会检查打开该文件的进程数，如果此数为0，进一步检查文件的链接数，如果这个数也为0，那么就删除文件内容。

阻塞加锁

加锁是两部分代码，我拷贝在一起了，主要看第二段

void
ngx_shmtx_lock(ngx_shmtx_t *mtx)
{
ngx_err_t  err;
//加锁，如果成功就直接返回
err = ngx_lock_fd(mtx->fd);
if (err == 0) {
return;
}
ngx_log_abort(err, ngx_lock_fd_n " %s failed", mtx->name);
}

ngx_err_t
ngx_lock_fd(ngx_fd_t fd)
{
struct flock  fl;
ngx_memzero(&fl, sizeof(struct flock));
//l_type设定为写锁，也就是互斥锁。
fl.l_type = F_WRLCK;
//加锁相对位置是文件的起点
fl.l_whence = SEEK_SET;
//加锁会进行阻塞
if (fcntl(fd, F_SETLKW, &fl) == -1) {
return ngx_errno;
}
return 0;
}

非阻塞加锁

ngx_uint_t
ngx_shmtx_trylock(ngx_shmtx_t *mtx)
{
ngx_err_t  err;
err = ngx_trylock_fd(mtx->fd);
if (err == 0) {
return 1;
}
if (err == NGX_EAGAIN) {
return 0;
}
ngx_log_abort(err, ngx_trylock_fd_n " %s failed", mtx->name);
return 0;
}

ngx_err_t
ngx_trylock_fd(ngx_fd_t fd)
{
struct flock  fl;
ngx_memzero(&fl, sizeof(struct flock));
//同上面的阻塞加锁
fl.l_type = F_WRLCK;
//同上面的阻塞加锁
fl.l_whence = SEEK_SET;
//使用非等待方式加锁
if (fcntl(fd, F_SETLK, &fl) == -1) {
return ngx_errno;
}
return 0;
}

解锁

ngx_err_t
ngx_unlock_fd(ngx_fd_t fd)
{
struct flock  fl;
ngx_memzero(&fl, sizeof(struct flock));
//type设置为解锁
fl.l_type = F_UNLCK;
//同前几个
fl.l_whence = SEEK_SET;
//解锁
if (fcntl(fd, F_SETLK, &fl) == -1) {
return  ngx_errno;
}
return 0;
}

销毁

void
ngx_shmtx_destroy(ngx_shmtx_t *mtx)
{
//关掉fd，也就是关掉程序与文件的连接
if
9f24
(ngx_close_file(mtx->fd) == NGX_FILE_ERROR) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, ngx_cycle->log, ngx_errno,ngx_close_file_n " \"%s\" failed", mtx->name);
}
}

总结

文件锁通过fcntl，这种是通过内核维护的，无论进程是否非亲缘，都可以使用它进行同步，当然nginx把它的宏放在else最后，说明nginx并不太希望使用它，而是把它当作一个替补方案。为什么这样，想必各位已经明白。