有些程序我们希望在一台机器上只有一个实例在运行,我在windows下也遇到过很多类似这样的程序,如QQ,它只允许同时运行一个。那么我们在Linux该如何实现这样的单例运行的程序呢?
思路
实现这样的程序方法很多,但是总体思路都是类似的:
- 1.启动程序,检测标志,判断是否有同样的程序运行,是则2,否则3
- 2.程序退出
- 3.程序启动,并设置标志,以便下次启动时检测
实现方法
按照这种思路,实现的方法有很多种,例如使用ps等命令获取该进程的进程数,大于0 表示已有运行;启动后写一个临时文件,如果下次启动时发现有该文件,则直接退出;创建一个文件并加锁,退出时删除文件,新的程序启动时试图加锁,如果失败,则说明已有实例运行……
除了上面说到的这些,可能还有一些其他的实际做法,但是本文介绍一种实用并且也是非常通用的做法,即文件锁的方法。
基本原理
程序在启动后,打开一个program.pid文件(无则创建),然后试图去设置文件锁(如果还不理解锁的概念,可以简单理解为,一旦a写锁定了,b就无法进一步写操作了,除非a释放锁),如果设置成功,就将该程序的进程ID写入该文件;如果加锁失败,那么说明已经有另外一个实例在运行了,则退出此次启动。而当前已经运行的程序如果退出了,该文件会自动解除锁定。
实际上,我们观察一下/var/run/目录下,有很多类似这样的文件:
不过这个位置通常只有root用户能够写入。
实现
在看代码实现之前,先看下文件锁(记录锁)和fcntl函数。
flock结构至少包含以下字段:
从结构体成员可以看到,它不仅可以锁整个文件,还可以锁某个区域,但是本文仅用于锁定整个文件。
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fcntl函数的cmd选项也很多,本文只用到F_SETLK(或F_SETLKW,),即设置锁。
结合以上两者,参考代码如下:
编译运行
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查看pid文件目录下已经有了pidfile:
在另外一个终端再次尝试运行:
如果你想控制同一个目录下的bin文件只能运行一个,那么可以设置pid文件的位置为当前目录。
这种方式有什么特点呢:
- 简单可靠
- 可读可见,相比于信号量或共享内存,它更容易观察
- 无性能要求,启动时加锁,结束释放。
- 一旦出现异常没有释放,也可以手动删除文件
当然对于BSD系统,还可以使用下面的接口来完成:
本文就不过多介绍了。
总结
单例运行的基本原理是类似的,而pid文件是一种常见的单例运行的方式,很多知名的开源组件都是使用类似的方式。对于shell脚本,还可以使用flock命令进行类似的操作。