文件鎖
全名叫 advisory file lock, 書中有提及。 這類鎖比較常見，例如 mysql, php-fpm 啟動之后都會有一個pid文件記錄了進程id，這個文件就是文件鎖。
這個鎖可以防止重復運行一個進程，例如在使用crontab時，限定每一分鐘執行一個任務，但這個進程運行時間可能超過一分鐘，如果不用進程鎖解決沖突的話兩個進程一起執行就會有問題。
使用PID文件鎖還有一個好處，方便進程向自己發停止或者重啟信號。例如重啟php-fpm的命令為
kill -USR2 `cat /usr/local/php/var/run/php-fpm.pid`
發送USR2信號給pid文件記錄的進程，信號屬于進程通信，會另開一個篇幅。
php的接口為flock，文檔比較詳細。先看一下定義，bool flock ( resource $handle , int $operation [, int &$wouldblock ] ).
- $handle是文件系統指針，是典型地由 fopen() 創建的 resource(資源)。這就意味著使用flock必須打開一個文件。
- $operation 是操作類型。
- &$wouldblock 如果鎖是阻塞的，那么這個變量會設為1.
需要注意的是，這個函數默認是阻塞的，如果想非阻塞可以在 operation 加一個 bitmask LOCK_NB. 接下來測試一下。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
|
$pid_file = "/tmp/process.pid";$pid = posix_getpid();$fp = fopen($pid_file, 'w+');if(flock($fp, LOCK_EX | LOCK_NB)){ echo "got the lock \n"; ftruncate($fp, 0); // truncate file fwrite($fp, $pid); fflush($fp); // flush output before releasing the lock sleep(300); // long running process flock($fp, LOCK_UN); // 釋放鎖定} else { echo "Cannot get pid lock. The process is already up \n";}fclose($fp); |
保存為 process.php，運行php process.php &, 此時再次運行php process.php，就可以看到錯誤提示。flock也有共享鎖，LOCK_SH.
互斥鎖和讀寫鎖
sync模塊中的Mutex：
Mutex是一個組合詞，mutual exclusion。用pecl安裝一下sync模塊, pecl install sync。 文檔中的SyncMutex只有兩個方法，lock 和 unlock， 我們就直接上代碼測試吧。沒有用IDE寫，所以cs異常丑陋，請無視。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
|
$mutex = new SyncMutex("UniqueName");for($i=0; $i<2; $i++){ $pid = pcntl_fork(); if($pid <0){ die("fork failed"); }elseif ($pid>0){ echo "parent process \n"; }else{ echo "child process {$i} is born. \n"; obtainLock($mutex, $i); }}while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) { $status = pcntl_wexitstatus($status); echo "Child $status completed\n"; }function obtainLock ($mutex, $i){ echo "process {$i} is getting the mutex \n"; $res = $mutex->lock(200); sleep(1); if (!$res){ echo "process {$i} unable to lock mutex. \n"; }else{ echo "process {$i} successfully got the mutex \n"; $mutex->unlock(); } exit();} |
保存為mutex.php, run php mutex.php, output is
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
|
parent process parent process child process 1 is born. process 1 is getting the mutex child process 0 is born. process 0 is getting the mutex process 1 successfully got the mutex Child 0 completedprocess 0 unable to lock mutex. Child 0 completed |
這里子進程0和1不一定誰在前面。但是總有一個得不到鎖。這里SyncMutex::lock(int $millisecond)的參數是 millisecond, 代表阻塞的時長， -1 為無限阻塞。
sync模塊中的讀寫鎖：
SyncReaderWriter的方法類似，readlock, readunlock, writelock, writeunlock,成對出現即可，沒有寫測試代碼，應該和Mutex的代碼一致，把鎖替換一下就可以。
sync模塊中的Event：
感覺和golang中的Cond比較像，wait()阻塞，fire()喚醒Event阻塞的一個進程。有一篇好文介紹了Cond, 可以看出Cond就是鎖的一種固定用法。SyncEvent也一樣。
php文檔中的例子顯示，fire()方法貌似可以用在web應用中。
上測試代碼
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
|
for($i=0; $i<3; $i++){ $pid = pcntl_fork(); if($pid <0){ die("fork failed"); }elseif ($pid>0){ //echo "parent process \n"; }else{ echo "child process {$i} is born. \n"; switch ($i) { case 0: wait(); break; case 1: wait(); break; case 2: sleep(1); fire(); break; } }}while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) { $status = pcntl_wexitstatus($status); echo "Child $status completed\n"; }function wait(){ $event = new SyncEvent("UniqueName"); echo "before waiting. \n"; $event->wait(); echo "after waiting. \n"; exit();}function fire(){ $event = new SyncEvent("UniqueName"); $event->fire(); exit();} |
這里故意少寫一個fire(), 所以程序會阻塞，證明了 fire() 一次只喚醒一個進程。
pthreads模塊
鎖定和解鎖互斥量:
函數：
|
1
2
3
|
pthread_mutex_lock (mutex) pthread_mutex_trylock (mutex) pthread_mutex_unlock (mutex) |
用法：
線程用pthread_mutex_lock()函數去鎖定指定的mutex變量，若該mutex已經被另外一個線程鎖定了，該調用將會阻塞線程直到mutex被解鎖。
pthread_mutex_trylock() will attempt to lock a mutex. However, if the mutex is already locked, the routine will return immediately with a "busy" error code. This routine may be useful in pthread_mutex_trylock().
嘗試著去鎖定一個互斥量，然而，若互斥量已被鎖定，程序會立刻返回并返回一個忙錯誤值。該函數在優先級改變情況下阻止死鎖是非常有用的。線程可以用pthread_mutex_unlock()解鎖自己占用的互斥量。在一個線程完成對保護數據的使用，而其它線程要獲得互斥量在保護數據上工作時，可以調用該函數。若有一下情形則會發生錯誤：
- 互斥量已經被解鎖
- 互斥量被另一個線程占用
互斥量并沒有多么“神奇”的，實際上，它們就是參與的線程的“君子約定”。寫代碼時要確信正確地鎖定，解鎖互斥量。
Q：有多個線程等待同一個鎖定的互斥量，當互斥量被解鎖后，那個線程會第一個鎖定互斥量？
A：除非線程使用了優先級調度機制，否則，線程會被系統調度器去分配，那個線程會第一個鎖定互斥量是隨機的。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
|
#include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> typedef struct ct_sum { int sum; pthread_mutex_t lock; }ct_sum; void * add1(void *cnt) { pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock)); for(int i=0; i < 50; i++) { (*(ct_sum*)cnt).sum += i; } pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock)); pthread_exit(NULL); return 0; } void * add2(void *cnt) { pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock)); for(int i=50; i<101; i++) { (*(ct_sum*)cnt).sum += i; } pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock)); pthread_exit(NULL); return 0; } int main(void) { pthread_t ptid1, ptid2; ct_sum cnt; pthread_mutex_init(&(cnt.lock), NULL); cnt.sum=0; pthread_create(&ptid1, NULL, add1, &cnt); pthread_create(&ptid2, NULL, add2, &cnt); pthread_join(ptid1,NULL); pthread_join(ptid2,NULL); printf("sum %d\n", cnt.sum); pthread_mutex_destroy(&(cnt.lock)); return 0; } |
信號量
sync模塊中的信號量：
SyncSemaphore文檔中顯示，它和Mutex的不同之處，在于Semaphore一次可以被多個進程(或線程)得到，而Mutex一次只能被一個得到。所以在SyncSemaphore的構造函數中，有一個參數指定信號量可以被多少進程得到。
public SyncSemaphore::__construct ([ string $name [, integer $initialval [, bool $autounlock ]]] ) 就是這個$initialval (initial value)
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
|
$lock = new SyncSemaphore("UniqueName", 2);for($i=0; $i<2; $i++){ $pid = pcntl_fork(); if($pid <0){ die("fork failed"); }elseif ($pid>0){ echo "parent process \n"; }else{ echo "child process {$i} is born. \n"; obtainLock($lock, $i); }}while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) { $status = pcntl_wexitstatus($status); echo "Child $status completed\n"; }function obtainLock ($lock, $i){ echo "process {$i} is getting the lock \n"; $res = $lock->lock(200); sleep(1); if (!$res){ echo "process {$i} unable to lock lock. \n"; }else{ echo "process {$i} successfully got the lock \n"; $lock->unlock(); } exit();} |
這時候兩個進程都能得到鎖。
- sysvsem模塊中的信號量
- sem_get 創建信號量
- sem_remove 刪除信號量（一般不用）
- sem_acquire 請求得到信號量
- sem_release 釋放信號量。和 sem_acquire 成對使用。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
|
$key = ftok('/tmp', 'c');$sem = sem_get($key);for($i=0; $i<2; $i++){ $pid = pcntl_fork(); if($pid <0){ die("fork failed"); }elseif ($pid>0){ //echo "parent process \n"; }else{ echo "child process {$i} is born. \n"; obtainLock($sem, $i); }}while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) { $status = pcntl_wexitstatus($status); echo "Child $status completed\n"; }sem_remove($sem); // finally remove the semfunction obtainLock ($sem, $i){ echo "process {$i} is getting the sem \n"; $res = sem_acquire($sem, true); sleep(1); if (!$res){ echo "process {$i} unable to get sem. \n"; }else{ echo "process {$i} successfully got the sem \n"; sem_release($sem); } exit();} |
這里有一個問題，sem_acquire()第二個參數$nowait默認為false，阻塞。我設為了true，如果得到鎖失敗，那么后面的sem_release會報警告 PHP Warning: sem_release(): SysV semaphore 4 (key 0x63000081) is not currently acquired in /home/jason/sysvsem.php on line 33, 所以這里的release操作必須放在得到鎖的情況下執行，前面的幾個例子中沒有這個問題，沒得到鎖執行release也不會報錯。當然最好還是成對出現，確保得到鎖的情況下再release。
此外，ftok這個方法的參數有必要說明下，第一個 必須是existing, accessable的文件, 一般使用項目中的文件，第二個是單字符字符串。返回一個int。
輸出為
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
|
parent process parent process child process 1 is born. process 1 is getting the mutex child process 0 is born. process 0 is getting the mutex process 1 successfully got the mutex Child 0 completedprocess 0 unable to lock mutex. Child 0 completed |
