前言

偶然看到一块使用flock命令的shell，由于学识尚浅，第一眼没有理解其中结构，所以诞生这篇文章，先贴代码:

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#!/bin/bash

lockfile=".lock"
exec 200<${lockfile}
# 其他n行内容
flock -w 2 200
if [ $? -eq 0 ]; then
        echo "lock success"
else
        echo "lock failed"
fi

一开始没有看到上面的exec命令，只看到两个脚本里分别写了flock -w 2 200，就在想这个200到底是什么
并且自己尝试在命令行里执行就会报错flock: 200: Bad file descriptor
然后当时以为是存在一个大家都可以访问的并且值为200的文件描述符，但这不可能啊，文件描述符fd是进程隔离，应该不会有这种情况！
之后带着疑惑查看了整个脚本，发现两个脚本中都有exec命令带有200的参数，深入学习后，解释一下这个代码：

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#!/bin/bash

lockfile=".lock"		# 这就是简单的一个变量
exec 200<${lockfile}	# 这里exec作用是IO重定向，将200文件描述符重定向到只读lockfile文件。可以直观理解为只读方式打开lockfile文件并且设置其文件描述符为200
# 其他n行内容
flock -w 2 200			# flock命令可以直接跟文件描述符进行设置锁
if [ $? -eq 0 ]; then	# 判断是否获取锁成功
        echo "lock success"
else
        echo "lock failed"
fi

那接下来就把依次用到的内容做个扩展整理

整理

注：这里基于Ubuntu24.04平台，标准bash shell

flock

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# flock -h
Usage:
 flock [options] <file>|<directory> <command> [<argument>...]
 flock [options] <file>|<directory> -c <command>
 flock [options] <file descriptor number>

Manage file locks from shell scripts.

Options:
 -s, --shared             get a shared lock
 -x, --exclusive          get an exclusive lock (default)
 -u, --unlock             remove a lock
 -n, --nonblock           fail rather than wait
 -w, --timeout <secs>     wait for a limited amount of time
 -E, --conflict-exit-code <number>  exit code after conflict or timeout
 -o, --close              close file descriptor before running command
 -c, --command <command>  run a single command string through the shell
 -F, --no-fork            execute command without forking
     --verbose            increase verbosity

 -h, --help               display this help
 -V, --version            display version

For more details see flock(1).
  • 首先参数的各种含义，没有特殊需要解释的，如果不理解百度即可
  • flock是一个文件锁，重点是文件，哪怕是通过不同的文件描述符，只要文件是相同的，那就是同一个
  • 而且flock是君子锁，非强制锁，哪怕获取锁失败，也不影响对应文件的读写使用

flock的常用方式

除了上面例子里先用exec命令重定向之外，还有一种常用的方式：

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lockfile=".lock"
{
	flock -w 2 200
	if [ $? -eq 0 ]; then
	        echo "lock success"
	else
	        echo "lock failed"
	fi
} 200<${lockfile}

这里通过括号使用了匿名函数，并且将lockfile重定向到200的文件描述符，供匿名函数内使用，到这里有必要说明一下作用域和生命周期

  • 上面通过exec进行重定向的文件描述符，作用域是整个脚本，脚本结束后文件描述符会被释放，整个脚本都可以使用这个文件描述符，生命周期也就是脚本的生命周期
  • 刚刚通过匿名函数的方式打开的文件描述符，作用域是匿名函数内部，生命周期是匿名函数的生命周期，也就是匿名函数执行完成后，文件描述符就会被关闭

exec

首先说明的是，exec属于bash的内建命令，而flock是独立的二进制

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# which exec 
exec: shell built-in command
# which flock
/usr/bin/flock

替换当前进程

exec 后跟其他命令，可以执行该命令，它和直接执行该命令的区别是：exec执行命令实际是替换命令，这期间不会新创建进程，pid等内容自然不会改变，并且由于当前进程命令已经被改变，所以exec之后的命令不会被执行

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echo "now is normal bash"
exec ls 	# 这里将当前bash脚本内容替换成了执行ls，ls执行后命令结束，后面的动作不会执行，因为后面的动作是bash脚本，而不是ls的内容
echo "this will not be executed"

重定向

文章中和flock命令搭配使用的场景，就是用的exec的重定向功能

网上的资料大家都说是exec的重定向功能，但是我认为重定向功能实际是 < 和 > 操作符完成的，因为它们才是真正的重定向符号
exec在这里起的作用应该只是执行 < 和 > 符号的功能而已

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exec 3<&0		# 将标准输入（文件描述符0）重定向到文件描述符3
exec > file		# 将标准输出重定向到文件file，默认是1
exec 1> file	# 将标准输出重定向到文件file
exec 10>file	# 将文件描述符10重定向到文件file
exec 10<&-		# 关闭文件描述符10

注意：
‘<’ 操作符是读取重定向，也是标准输入重定向，后面如果要跟文件，则需要文件存在并且对当前用户有只读权限
‘>’ 和 ‘>>’ 操作符是写重定向，也是标准输出重定向，后面跟文件，文件可以不存在，它会自己创建，这两者的区别在于’>>’ 是追加写
三个操作符如果要跟文件描述符，前后不能有空格
一个进程默认打开三个文件描述符，标准输入0，标准输出1，标准错误2

括号

在shell脚本中，括号存在很多种用法，功能丰富，但是这里只列一种，代码块

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{ ls }
( ls )
  • 以上分别是用大括号和小括号列举的代码块，代码块中执行的均为ls命令，两者均可以理解为匿名函数
  • 代码块要求括号和命令之间必须存在空格
  • 大括号和小括号实现的代码块区别
    • 小括号会另起一个shell进程去执行，而大括号则是当前shell进程执行
    • 大括号里的变量在后续脚本中能继续使用，小括号里的则不行

参考