如何在Linux中使用flock控制程序的异步执行

最近我常常需要同时ssh给若干台电脑做许多需要等待，而且可以同时进行的工作。例如：

1.让远端电脑同时更新套件

2.同时传送小档案给远端的电脑（时间大部分在ssh认证）

然而之后的动作又需要在确认上述工作完毕之后，才能继续进行。

过去我都是这样做：

# 前面的工作
update_pkg_on_machine_1
update_pkg_on_machine_2
update_pkg_on_machine_3
# ... 后面的工作

这样虽然可以确保工作同时进行完毕，但是就是很慢…

另一种可能的方法是：

# 前面的工作
update_pkg_on_machine_1 &
update_pkg_on_machine_2 &
update_pkg_on_machine_3 &
sleep 10
# ... 后面的工作

这样子虽然可以同时进行工作，但是如果10秒内工作还没完成，接下来的工作可能就会出错了。

而工作要在多少秒之内做完，其实是很难掌握的。

利用 flock 来管理工作状态

我过去在自修作业系统的时候，有学到mutex这个东西，而 flock 就是可以在shell上使用的mutex。

flock 的官方说明

NAME
  flock - Manage locks from shell scripts

SYNOPSIS
  flock [-sxon] [-w timeout] lockfile [-c] command...

  flock [-sxon] [-w timeout] lockdir [-c] command...

  flock [-sxun] [-w timeout] fd
DESCRIPTION
  This utility manages flock(2) locks from within shell scripts or the
  command line.

  The first and second forms wraps the lock around the executing a
  command, in a manner similar to su(1) or newgrp(1). It locks a
  specified file or directory, which is created (assuming appropriate
  permissions), if it does not already exist.

  The third form is convenient inside shell scripts, and is usually used
  the following manner:

  (
   flock -s 200
   # ... commands executed under lock ...
  ) 200>/var/lock/mylockfile

  The mode used to open the file doesn't matter to flock; using > or >>
  allows the lockfile to be created if it does not already exist,
  however, write permission is required; using < requires that the file
  already exists but only read permission is required.

  By default, if the lock cannot be immediately acquired, flock waits
  until the lock is available.

OPTIONS
  -s, --shared
    Obtain a shared lock, sometimes called a read lock.

  -x, -e, --exclusive
    Obtain an exclusive lock, sometimes called a write lock. This
    is the default.

  -u, --unlock
    Drop a lock. This is usually not required, since a lock is
    automatically dropped when the file is closed. However, it may
    be required in special cases, for example if the enclosed
    command group may have forked a background process which should
    not be holding the lock.

  -n, --nb, --nonblock
    Fail (with an exit code of 1) rather than wait if the lock
    cannot be immediately acquired.

  -w, --wait, --timeout seconds
    Fail (with an exit code of 1) if the lock cannot be acquired
    within seconds seconds. Decimal fractional values are allowed.

  -o, --close
    Close the file descriptor on which the lock is held before
    executing command. This is useful if command spawns a child
    process which should not be hold ing the lock.

  -c, --command command
    Pass a single command to the shell with -c.

  -h, --help
    Print a help message.

AUTHOR
  Written by H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>.

COPYRIGHT
  Copyright © 2003-2006 H. Peter Anvin.
  This is free software; see the source for copying conditions. There is
  NO warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  PURPOSE.

SEE ALSO
  flock(2)

AVAILABILITY
  The flock command is part of the util-linux-ng package and is available
  from ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/utils/util-linux-ng/.

重点说明

透过 flock ，程序会先尝试取得某个lock（通常代表某个档案）的拥有权之后才执行，执行的时候会握有该lock的拥有权，并且在结束之后才释出拥有权。

举例来说，如果我们写一个shell script放在 $HOME 底下：

#! /bin/bash
sleep 10
date

储存成 test.sh 并且打开执行权限（ chmod 700 test.sh ）

此时如果我们打开两个shell, 并且约同时执行：

flock /tmp/demo.lock ~/test.sh

这时会发生什麽事情呢？

使用者应该会看到两个shell都停住，一个等10秒后印出时间，一个再过10秒后印出时间：

A

wush@router:~$ flock /tmp/demo.lock ./test.sh

B

wush@router:~$ flock /tmp/demo.lock ./test.sh

其中A程序先抢到 /tmp/demo.lock 的拥有权，然后执行 test.sh 。而B程序等到A程序结束之后（A归还 /tmp/demo.lock 的拥有权)，才拿到 /tmp/demo.lock 的拥有权。所以B程序自然比A程序慢10秒。

flock 的参数

除了预设的行为之外，我们可以透过参数来调整 flock 的行为。和预设行为上最主要的差异在于，当无法获得 lock_path 的拥有权时，接下来的动作会不同。

1.flock -n lock_path xxx ：当无法获得拥有权的时候，直接中止程序，不执行xxx。

2.flock -s lock_path xxx ：把 lock_path 当成一个shared lock，同时能被多个程序拥有。所以大家都可以马上执行，而且同时拥有 lock_path

3.flock -x lock_path xxx ：把 lock_path 当成一个exclusive lock，同时只能被一个程序拥有。

注：一个 lock_path 不能同时为shared和exclusive！

解决简介中的问题

所以透过组合flock，我可以同时执行若干个工作，并且等到他们结束之后再继续执行接下来的工作：

# 前面的工作
flock -s lock_path update_pkg_on_machine_1 &
flock -s lock_path update_pkg_on_machine_2 &
flock -s lock_path update_pkg_on_machine_3 &
flock -x lock_path echo "all done!"
# ... 后面的工作

关键在于 flock -x lock_path xxx 会因为shared和exclusive互斥的关系，而不能共存。因此就会等到上面的工作都结束（归还 lock_path 的拥有权）之后才执行。

以上就是在Linux上使用flock命令控制程序的异步执行的全部内容，有需要的朋友们可以参考学习。