一、协同锁(advisory lock) 和 强制锁 (mandatory lock)

1、协同锁
　　协同锁要求参与操作的进程之间协同合作。假设进程“A”获得一个WRITE锁，并开始向文件中写入内容；此时，进程“B”并没有试图获取一个锁，它仍然可以打开文件并向文件中写入内容。在此过程中，进程“B”就是一个非合作进程。如果进程“B”试图获取一个锁，那么整个过程就是一个合作的过程，从而可以保证操作的“序列化”。
　　只有当参与操作的进程是协同合作的时候，协同锁才能发挥作用。协同锁有时也被称为“非强制”锁。

2、强制锁
　　强制锁不需要参与操作的进程之间保持协同合作。它利用内核来查检每个打开、读取、写入操作，从而保证在调用这些操作时不违反文件上的锁规则。

而flock使用协同锁，它要求进程都要遵守先拿锁，后操作的约定，这样才能实现文件锁的功能。

二、在介绍后续的内容之前，首先我们还要了解一下linux内核对于打开文件的处理机制，以下摘自《linux/unix系统编程手册》一书第5.4

从上面的介绍可以知道，复制文件描述符（通过fork创建子进程或者dup系统调用）之后这些文件描述符指向内核中的同一个打开文件句柄，而进程每次调用fopen打开一个文件都会在内核中维护一个新的打开文件句柄

例如：

<?php
//例程
$fp = fopen("demo.log", "a"); 
$pid = pcntl_fork();
 if ($pid == 0) {    
    echo "子进程\n";
} else {    
    echo "父进程\n";
}

上面例程一中先打开一个文件，然后fork，相当于是复制了文件描述符，父子进程中的文件句柄指向内核中同一个打开文件句柄。

<?php
//例程二
$pid = pcntl_fork();
$fp = fopen("demo.log", "a");
if ($pid == 0) {    
    fwrite($fp, "子进程\n");
} else {    
    fwrite($fp, "父进程\n");
}

而这个例程二是先fork，然后父子进程分别调用了一次fopen，这时父子进程的文件句柄指向内核中的不同的打开文件句柄，虽然它们打开的是同一个文件。

三、flock锁是基于内核中打开文件句柄的

前面之所以大费周章的介绍内核打开文件的数据结构，正是由于flock施加的锁是基于内核中打开的文件句柄，也就是说指向内核中同一个打开文件句柄的文件描述符（或文件句柄）是共享一个文件锁的，对其中任何一个文件句柄的加锁操作都会反映到其他的文件句柄。对于一个已经获得锁的内核打开文件句柄，再次加锁会先释放之前的锁，然后再次加新锁，可以理解是更新了 一次锁。

<?php
$fp = fopen("demo.log", "a");
 
if(flock($fp, LOCK_EX))
{
    echo "加锁成功\n";
}
 
if(flock($fp, LOCK_EX))
{
    echo "加锁成功\n";
}

上面这个例程虽然第一次加锁之后没有释放锁，但第二次加锁还是会成功，这就是更新锁的情况。

<?php
$fp1 = fopen("demo.log", "a");
$fp2 = fopen("demo.log", "a");
 
if(flock($fp1, LOCK_EX))
{
        echo "fp1加锁成功\n";
}
 
 
if(flock($fp2, LOCK_EX))
{
        echo "fp2加锁成功\n";
}

这个例程打开同一个文件两次，fp1和fp2指向不同的内核打开文件句柄，fp1获得锁后没有释放，结果fp2将获取不到锁而一直阻塞。

<?php
//例程四
$fp = fopen("demo.log", "a");
$pid = pcntl_fork();
 
if ($pid == 0)
{
    if(flock($fp, LOCK_EX))
    {
            echo "子进程加锁成功\n";
            while(1)
            {
                sleep(1);
            }
    }
} elseif($pid > 0) {
    sleep(1);
    if(flock($fp, LOCK_EX))
    {
        echo "父进程加锁成功\n";
    }
}

上述例程四输出：

子进程加锁成功
父进程加锁成功

由于先打开文件然后fork，父子进程的文件句柄指向同一个内核打开文件句柄，父子进程每次加锁都相当于在更新同一个锁，所以虽然子进程先拿到了锁并且没有释放锁，父进程却仍然可以拿到锁，这本质上还是一种更新锁的情况，flock并没有达到并发控制的目的。

<?php
//例程五
$pid = pcntl_fork();
 
$fp = fopen("demo.log", "a");
 
if ($pid == 0)
{
    if(flock($fp, LOCK_EX))
    {
            echo "子进程加锁成功\n";
            while(1)
            {
                sleep(1);
            }
    }
} elseif($pid > 0) {
    sleep(1);
    if(flock($fp, LOCK_EX))
    {
        echo "父进程加锁成功\n";
    }
}

上述例程五中，先fork一个子进程，然后父子进程都用fopen打开文件，它们的文件句柄指向不同的内核打开文件句柄，所以当子进程拿到锁后，只要不释放锁，那么父进程将永远拿不到锁，这才是flock正确的使用场景。

###四、flock的使用场景和示例代码。

<?php
$pid = pcntl_fork();
$fp = fopen("log.txt", "a");
 
if ($pid == 0)
{
        for($i = 0; $i < 1000; $i++)
        {
                fwrite($fp, "黄河远上白云间，");
                fflush($fp);
                fwrite($fp, "一片孤城万仞山。");
                fflush($fp);
                fwrite($fp, "羌笛何须怨杨柳，");
                fflush($fp);
                fwrite($fp, "春风不度玉门关。\n");
                fflush($fp);
        }
}
else if ($pid > 0)
{
        for($i = 0; $i < 1000; $i++)
        {
                fwrite($fp, "葡萄美酒夜光杯，");
                fflush($fp);
                fwrite($fp, "欲饮琵琶马上催。");
                fflush($fp);
                fwrite($fp, "醉卧沙场君莫笑，");
                fflush($fp);
                fwrite($fp, "古来征战几人回。\n");
                fflush($fp);
        }
}

上面这个例子中创建一个子进程，然后父子进程以追加的模式分别打开同一个文件，父子进程向日志文件中分别循环写一首诗（ 这里使用fflush每写一句就刷新文件缓冲，避免缓冲影响问题的显现），结束之后查看日志文件：

葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。
葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。
葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。黄河远上白云间，一片孤城万仞山。羌笛何须怨杨柳，春风不度玉门关。
黄河远上白云间，一片孤城万仞山。羌笛何须怨杨柳，春风不度玉门关。
黄河远上白云间，一片孤城万仞山。羌笛何须怨杨柳，春风不度玉门关。

可以看到上述代码的问题是一首诗还没写完，另一首诗就开始写了，结果破坏了诗的完整性，如果不想两首诗混在一起，那么就可以使用flock在开始写入一首诗之前加锁，写完之后释放锁。

真正的栗子来了

$pid = pcntl_fork();
$fp = fopen("log.txt", "a");
 
if ($pid == 0)
{
        for($i = 0; $i < 1000; $i++)
        {
                if (flock($fp, LOCK_EX)){
                        fwrite($fp, "黄河远上白云间，");
                        fflush($fp);
                        fwrite($fp, "一片孤城万仞山。");
                        fflush($fp);
                        fwrite($fp, "羌笛何须怨杨柳，");
                        fflush($fp);
                        fwrite($fp, "春风不度玉门关。\n");
                        fflush($fp);
                        flock($fp, LOCK_UN);
                }
        }
}
else if ($pid > 0)
{
        for($i = 0; $i < 1000; $i++)
        {
                if (flock($fp, LOCK_EX)){
                        fwrite($fp, "葡萄美酒夜光杯，");
                        fflush($fp);
                        fwrite($fp, "欲饮琵琶马上催。");
                        fflush($fp);
                        fwrite($fp, "醉卧沙场君莫笑，");
                        fflush($fp);
                        fwrite($fp, "古来征战几人回。\n");
                        fflush($fp);
                        flock($fp, LOCK_UN);
                }
        }
}