摘要：編程中的鎖最近看了理解進(jìn)程這本開(kāi)源書(shū)，鏈接。該書(shū)描述了中的進(jìn)程概念，對(duì)鎖和進(jìn)程間通信有一些總結(jié)。模塊中的信號(hào)量創(chuàng)建信號(hào)量刪除信號(hào)量一般不用請(qǐng)求得到信號(hào)量釋放信號(hào)量。

最近看了《理解Linux進(jìn)程》這本開(kāi)源書(shū)，鏈接。該書(shū)描述了linux中的進(jìn)程概念，對(duì)鎖和進(jìn)程間通信(IPC)有一些總結(jié)。不過(guò)該書(shū)的描述語(yǔ)言是golang, 平時(shí)用的比較少，就想對(duì)應(yīng)概念找找php中的接口。

全名叫 advisory file lock, 書(shū)中有提及。 這類鎖比較常見(jiàn)，例如 mysql, php-fpm 啟動(dòng)之后都會(huì)有一個(gè)pid文件記錄了進(jìn)程id，這個(gè)文件就是文件鎖。

這個(gè)鎖可以防止重復(fù)運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程，例如在使用crontab時(shí)，限定每一分鐘執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，但這個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間可能超過(guò)一分鐘，如果不用進(jìn)程鎖解決沖突的話兩個(gè)進(jìn)程一起執(zhí)行就會(huì)有問(wèn)題。

使用PID文件鎖還有一個(gè)好處，方便進(jìn)程向自己發(fā)停止或者重啟信號(hào)。例如重啟php-fpm的命令為

kill -USR2 `cat /usr/local/php/var/run/php-fpm.pid`

發(fā)送USR2信號(hào)給pid文件記錄的進(jìn)程，信號(hào)屬于進(jìn)程通信，會(huì)另開(kāi)一個(gè)篇幅。

php的接口為flock，文檔比較詳細(xì)。先看一下定義，bool flock ( resource $handle , int $operation [, int &$wouldblock ] ).

$handle是文件系統(tǒng)指針，是典型地由 fopen() 創(chuàng)建的 resource(資源)。這就意味著使用flock必須打開(kāi)一個(gè)文件。

$operation 是操作類型。

&$wouldblock 如果鎖是阻塞的，那么這個(gè)變量會(huì)設(shè)為1.

需要注意的是，這個(gè)函數(shù)默認(rèn)是阻塞的，如果想非阻塞可以在 operation 加一個(gè) bitmask LOCK_NB. 接下來(lái)測(cè)試一下。

$pid_file = "/tmp/process.pid";
$pid = posix_getpid();
$fp = fopen($pid_file, "w+");
if(flock($fp, LOCK_EX | LOCK_NB)){
    echo "got the lock 
";
    ftruncate($fp, 0);      // truncate file
    fwrite($fp, $pid);
    fflush($fp);            // flush output before releasing the lock
    sleep(300); // long running process
    flock($fp, LOCK_UN);    // 釋放鎖定
} else {
    echo "Cannot get pid lock. The process is already up 
";
}
fclose($fp);

保存為 process.php，運(yùn)行php process.php &, 此時(shí)再次運(yùn)行php process.php，就可以看到錯(cuò)誤提示。flock也有共享鎖，LOCK_SH.

Mutex是一個(gè)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(gè)方法，lock 和 unlock， 我們就直接上代碼測(cè)試吧。沒(méi)有用IDE寫(xiě)，所以cs異常丑陋，請(qǐng)無(wú)視。

$mutex = new SyncMutex("UniqueName");

for($i=0; $i<2; $i++){
    $pid = pcntl_fork();
    if($pid <0){
        die("fork failed");
    }elseif ($pid>0){
        echo "parent process 
";
    }else{
        echo "child process {$i} is born. 
";
        obtainLock($mutex, $i);
    }
}

while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) { 
    $status = pcntl_wexitstatus($status); 
    echo "Child $status completed
"; 
}

function obtainLock ($mutex, $i){
    echo "process {$i} is getting the mutex 
";
    $res = $mutex->lock(200);
    sleep(1);
    if (!$res){
        echo "process {$i} unable to lock mutex. 
";
    }else{
        echo "process {$i} successfully got the mutex 
";
        $mutex->unlock();
    }
    exit();
}

保存為mutex.php, run php mutex.php, output is

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 completed
process 0 unable to lock mutex. 
Child 0 completed

這里子進(jìn)程0和1不一定誰(shuí)在前面。但是總有一個(gè)得不到鎖。這里SyncMutex::lock(int $millisecond)的參數(shù)是 millisecond, 代表阻塞的時(shí)長(zhǎng)， -1 為無(wú)限阻塞。

SyncReaderWriter的方法類似，readlock, readunlock, writelock, writeunlock,成對(duì)出現(xiàn)即可，沒(méi)有寫(xiě)測(cè)試代碼，應(yīng)該和Mutex的代碼一致，把鎖替換一下就可以。

感覺(jué)和golang中的Cond比較像，wait()阻塞，fire()喚醒Event阻塞的一個(gè)進(jìn)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(yīng)用中。

上測(cè)試代碼

for($i=0; $i<3; $i++){
    $pid = pcntl_fork();
    if($pid <0){
        die("fork failed");
    }elseif ($pid>0){
        //echo "parent process 
";
    }else{
        echo "child process {$i} is born. 
";
        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
"; 
}

function wait(){
    $event = new SyncEvent("UniqueName");
    echo "before waiting. 
";
    $event->wait();
    echo "after waiting. 
";
    exit();
}

function fire(){
    $event = new SyncEvent("UniqueName");
    $event->fire();
    exit();
}

這里故意少寫(xiě)一個(gè)fire(), 所以程序會(huì)阻塞，證明了 fire() 一次只喚醒一個(gè)進(jìn)程。

貌似也看到了Mutex, Cond, Pool. 沒(méi)來(lái)得及看，看完再補(bǔ)充。

SyncSemaphore文檔中顯示，它和Mutex的不同之處，在于Semaphore一次可以被多個(gè)進(jìn)程(或線程)得到，而Mutex一次只能被一個(gè)得到。所以在SyncSemaphore的構(gòu)造函數(shù)中，有一個(gè)參數(shù)指定信號(hào)量可以被多少進(jìn)程得到。
public SyncSemaphore::__construct ([ string $name [, integer $initialval [, bool $autounlock ]]] ) 就是這個(gè)$initialval (initial value)

$lock = new SyncSemaphore("UniqueName", 2);

for($i=0; $i<2; $i++){
    $pid = pcntl_fork();
    if($pid <0){
        die("fork failed");
    }elseif ($pid>0){
        echo "parent process 
";
    }else{
        echo "child process {$i} is born. 
";
        obtainLock($lock, $i);
    }
}

while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) { 
    $status = pcntl_wexitstatus($status); 
    echo "Child $status completed
"; 
}

function obtainLock ($lock, $i){
    echo "process {$i} is getting the lock 
";
    $res = $lock->lock(200);
    sleep(1);
    if (!$res){
        echo "process {$i} unable to lock lock. 
";
    }else{
        echo "process {$i} successfully got the lock 
";
        $lock->unlock();
    }
    exit();
}

這時(shí)候兩個(gè)進(jìn)程都能得到鎖。

sem_get 創(chuàng)建信號(hào)量

sem_remove 刪除信號(hào)量（一般不用）

sem_acquire 請(qǐng)求得到信號(hào)量

sem_release 釋放信號(hào)量。和 sem_acquire 成對(duì)使用。

$key = ftok("/tmp", "c");
$sem = sem_get($key);

for($i=0; $i<2; $i++){
    $pid = pcntl_fork();
    if($pid <0){
        die("fork failed");
    }elseif ($pid>0){
        //echo "parent process 
";
    }else{
        echo "child process {$i} is born. 
";
        obtainLock($sem, $i);
    }
}

while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) { 
    $status = pcntl_wexitstatus($status); 
    echo "Child $status completed
"; 
}
sem_remove($sem); // finally remove the sem

function obtainLock ($sem, $i){
    echo "process {$i} is getting the sem 
";
    $res = sem_acquire($sem, true);
    sleep(1);
    if (!$res){
        echo "process {$i} unable to get sem. 
";
    }else{
        echo "process {$i} successfully got the sem 
";
        sem_release($sem);
    }
    exit();
}

這里有一個(gè)問(wèn)題，sem_acquire()第二個(gè)參數(shù)$nowait默認(rèn)為false，阻塞。我設(shè)為了true，如果得到鎖失敗，那么后面的sem_release會(huì)報(bào)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(zhí)行，前面的幾個(gè)例子中沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，沒(méi)得到鎖執(zhí)行release也不會(huì)報(bào)錯(cuò)。當(dāng)然最好還是成對(duì)出現(xiàn)，確保得到鎖的情況下再release。

此外，ftok這個(gè)方法的參數(shù)有必要說(shuō)明下，第一個(gè) 必須是existing, accessable的文件, 一般使用項(xiàng)目中的文件，第二個(gè)是單字符字符串。返回一個(gè)int。

輸出為

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 completed
process 0 unable to lock mutex. 
Child 0 completed

最后，如果文中有錯(cuò)誤的地方，希望大神指出，幫助一下菜鳥(niǎo)進(jìn)步，謝謝各位。