程式寫日誌文件時該不該加鎖

日誌（log）

為了讓自己的思路更加清晰，下麵我都會稱日誌為 log。因為日誌這個詞有兩種含義，詳情見百度百科釋義或者維基百科釋義。

• 日記的另一種說法。“志”字本身為“記錄”的意思，日誌就為每日的記錄（通常是跟作者有關的）。
• 伺服器日誌（server log），記錄伺服器等電腦設備或軟體的運作。

我們這裡說的當然是伺服器日誌，也就是  server log 。

寫入 log

一般寫入 log 都會遵循以下步驟：

int fd = open(path)
write(fd, sign_append)
fclose(fd)

解釋一下上面的代碼：

1. int fd = open(path) 

會通過系統調用打開一個文件描述符，或者在其他語言中也可以稱作資源描述符，資源類型，或句柄。

2. write(fd, append = 1)

write 系統調用，並加上 append 標誌，會執行 seek 和 write 兩個系統調用，但是這種系統調用是原子性的。

原子性意味著 seek 和 write 會同時執行，不會有兩個線程產生交叉，必須 a 線程執行完 seek 和 write ，b 線程才能繼續執行（這裡說線程，是因為線程才是 cpu 調度的基本單位）。

所以在 nginx 中，我們加上 append 標誌，就不用對線程上鎖了。

3. fclose(fd)

關閉描述符。

linux 一般對打開的文件描述符有一個最大數量的限制，如果不關閉描述符，很有可能造成大 bug。

查看 linux 中限制的方法如下（其中 open files 代表可以打開的文件數量）:

$ ulimit -a

core file size (blocks, -c) 0
data seg size (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority (-e) 0
file size (blocks, -f) unlimited
pending signals (-i) 15732
max locked memory (kbytes, -l) 64
max memory size (kbytes, -m) unlimited
open files (-n) 1024
pipe size (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues (bytes, -q) 819200
real-time priority (-r) 0
stack size (kbytes, -s) 8192
cpu time (seconds, -t) unlimited
max user processes (-u) 15732
virtual memory (kbytes, -v) unlimited
file locks (-x) unlimited

所以，如果是系統調用，那麼 append 不用加鎖。

為什麼 php 語言寫日誌時用了 append 也要加鎖？

如果根據上面的說法，咱們可以設置好 write 的 append 標誌，然後就可以睡大覺去了，文件永遠不會衝突。

但是（一般都有個但是）你去看 php 的框架中都會在 file_put_contents 的 append 之前加鎖。

於是，懷疑是因為 file_put_contents 的底層實現沒有實現原子性。

跟進源碼（非 php 程式員或者對 php 底層源碼無興趣的可以跳過了）：

file_put_contents 底層實現： 

// file.c
/* {{{ proto int|false file_put_contents(string file, mixed data [, int flags [, resource context]])
   Write/Create a file with contents data and return the number of bytes written */
PHP_FUNCTION(file_put_contents)
{
...
case IS_STRING:
   if (Z_STRLEN_P(data)) {
      numbytes = php_stream_write(stream, Z_STRVAL_P(data), Z_STRLEN_P(data));
      if (numbytes != Z_STRLEN_P(data)) {
         php_error_docref(NULL, E_WARNING, "Only %zd of %zd bytes written, possibly out of free disk space", numbytes, Z_STRLEN_P(data));
         numbytes = -1;
      }
   }
   break;
...
}

// php_streams.h
PHPAPI ssize_t _php_stream_write(php_stream *stream, const char *buf, size_t count);
#define php_stream_write_string(stream, str)   _php_stream_write(stream, str, strlen(str))
#define php_stream_write(stream, buf, count)   _php_stream_write(stream, (buf), (count))

// streams.c
PHPAPI ssize_t _php_stream_write(php_stream *stream, const char *buf, size_t count)
{
　　...
   if (stream->writefilters.head) {
      bytes = _php_stream_write_filtered(stream, buf, count, PSFS_FLAG_NORMAL);
   } else {
      bytes = _php_stream_write_buffer(stream, buf, count);
   }

   if (bytes) {
      stream->flags |= PHP_STREAM_FLAG_WAS_WRITTEN;
   }

   return bytes;
}

/* Writes a buffer directly to a stream, using multiple of the chunk size */
static ssize_t _php_stream_write_buffer(php_stream *stream, const char *buf, size_t count){
...
while (count > 0) {
   ssize_t justwrote = stream->ops->write(stream, buf, count);
   if (justwrote <= 0) {
      /* If we already successfully wrote some bytes and a write error occurred
       * later, report the successfully written bytes. */
      if (didwrite == 0) {
         return justwrote;
      }
      return didwrite;
   }

   buf += justwrote;
   count -= justwrote;
   didwrite += justwrote;

   /* Only screw with the buffer if we can seek, otherwise we lose data
    * buffered from fifos and sockets */
   if (stream->ops->seek && (stream->flags & PHP_STREAM_FLAG_NO_SEEK) == 0) {
      stream->position += justwrote;
   }
}

}

// php_streams.h
/* operations on streams that are file-handles */
typedef struct _php_stream_ops  {
   /* stdio like functions - these are mandatory! */
   ssize_t (*write)(php_stream *stream, const char *buf, size_t count);
   ssize_t (*read)(php_stream *stream, char *buf, size_t count);
   int    (*close)(php_stream *stream, int close_handle);
   int    (*flush)(php_stream *stream);

   const char *label; /* label for this ops structure */

   /* these are optional */
   int (*seek)(php_stream *stream, zend_off_t offset, int whence, zend_off_t *newoffset);
   int (*cast)(php_stream *stream, int castas, void **ret);
   int (*stat)(php_stream *stream, php_stream_statbuf *ssb);
   int (*set_option)(php_stream *stream, int option, int value, void *ptrparam);
} php_stream_ops;
 
// plain_wrapper.c
static ssize_t php_stdiop_write(php_stream *stream, const char *buf, size_t count)
{
   php_stdio_stream_data *data = (php_stdio_stream_data*)stream->abstract;

   assert(data != NULL);

   if (data->fd >= 0) {
#ifdef PHP_WIN32
      ssize_t bytes_written;
      if (ZEND_SIZE_T_UINT_OVFL(count)) {
         count = UINT_MAX;
      }
      bytes_written = _write(data->fd, buf, (unsigned int)count);
#else
      ssize_t bytes_written = write(data->fd, buf, count);
#endif
      if (bytes_written < 0) {
         if (errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN) {
            return 0;
         }
         if (errno == EINTR) {
            /* TODO: Should this be treated as a proper error or not? */
            return bytes_written;
         }
         php_error_docref(NULL, E_NOTICE, "write of %zu bytes failed with errno=%d %s", count, errno, strerror(errno));
      }
      return bytes_written;
   } else {

#if HAVE_FLUSHIO
      if (data->is_seekable && data->last_op == 'r') {
         zend_fseek(data->file, 0, SEEK_CUR);
      }
      data->last_op = 'w';
#endif

      return (ssize_t) fwrite(buf, 1, count, data->file);
   }
}

這個函數最終調用的是函數 php_stdiop_write 

函數 _php_stream_write_buffer 中會將字元串分成多個 chunksize ，每個 chunksize 為 8192 （8K） 位元組，分別進行 write。

如果不加鎖，那麼超過 8192 位元組之後，多個進程寫日誌就會出現混亂。

而且，php 文檔也說明瞭：

 所以，最終需要根據不同的語言，具體分析。