在多進程共享的應用程序中，通過「鎖」來對同一個計算資源進行協同是非常常見的做法，無論在單機或多機的系統、資料庫、文件系統中，都需要依賴「鎖」機制來避免並發訪問導致的不確定結果，今天我們就來講講文件系統中的「鎖」。
首先，文件鎖也是一種互斥機制，可確保多個進程以安全的方式讀取/寫入同一個文件。之所以要對這些多進程業務進行控制，就是因為這些進程的調度是不可預期的，這種時序上的不可預期會對同一個文件資源產生競爭性訪問，從而帶來預期外的結果。
我們可以看一個例子，以便更好地理解這個問題。
假設我們有一個 account.dat 文件，用於存儲帳戶余額，其初始值為「200」。並發系統有兩個進程來更新這個文件上的余額值：
顯然，在順序執行完這兩個進程後，我們期望文件具有以下值：200-20 + 80 = 260。
但是，如果進程的執行不是按預期的順序直徑，在以下這種情況下，可能會出現不一樣的結果：
結果，account.dat 文件中保存的余額就是 280 而不是預期值 260。
Linux 中的文件鎖
像前面提到的，文件鎖是一種在多個進程之間限制文件並發訪問的機制。它僅允許一個進程在特定時間內訪問文件，從而避免更新問題。
我們都知道 rm -rf / 在 Linux 中是非常危險的命令。如果我們以 root 用戶身份執行該命令，它甚至可以刪除正在運行的系統中的所有文件。這是因為 Linux 通常不會自動給打開的文件加鎖，所以即使是正在運行的文件，仍然有可能被 rm 命令刪除。Linux 支持兩種文件鎖：協同鎖（Advisory lock）和強制鎖（Mandatory lock）。
協同鎖（Advisory lock）
協同鎖定不是強制性鎖方案，僅當參與的進程通過顯式獲取鎖進行協作時，它才有效。否則，如果某個進程根本不知道鎖，則這個協同鎖會被忽略掉（意味著各個進程間必須協商並遵守這個協同鎖的機制，才能發揮鎖的作用）。
下面這個例子可以幫助我們更容易地理解協同鎖機制。讓我們先回顧一下我們之前提到的賬戶文件的例子。
首先，我們假設文件 account.dat 仍包含初始值 「200」。
進程 A 獲取 account.dat 文件的排他鎖，然後打開並讀取該文件以獲取當前值：200。
我們必須了解，協同鎖不是由操作系統或文件系統設置的。因此，即使進程 A 鎖定了文件，進程 B 仍然可以通過系統調用自由讀取、寫入或刪除文件。
如果進程 B 不嘗試在獲取鎖的情況下，就執行文件操作，則可以說進程 B 與進程 A 沒有使用協同鎖機制進行合作，仍然會帶來不可預期的結果。
現在，讓我們看一下鎖如何在協作流程中發揮作用：
強制鎖（Mandatory Lock）
與協作鎖不同，強制鎖不需要參與進程之間的任何合作。一旦在文件上激活了強制鎖，操作系統便會阻止其他進程讀取或寫入文件。
要在 Linux 中啟用強制性文件鎖定，必須滿足兩個要求：
使用強制鎖之後，這個鎖會在操作系統級別進行管理和控制。