問題現象

文件存儲 NAS（File Storage NAS）為多客戶端提供了統一名字空間的文件共享讀寫能力，但在多進程/多客戶端并發寫同一個文件的場景中（典型的例如并發寫同一個日志文件），各進程分別維護了獨立的文件描述符及寫入位置等上下文信息，而NFS協議本身并沒有提供Atomic Append語義的支持，因此可能會出現寫覆蓋、交叉、串行等異常現象。

解決方案

• （推薦）不同進程/客戶端寫入同一文件系統的不同文件中，后續分析處理時再進行歸并，這個方案能夠很好地解決并發寫入導致的問題，同時無需使用文件鎖，不會對性能造成影響。

• 對于并發追加寫同一個文件（如日志）的場景，可以使用文件鎖+seek機制來保證寫入的原子性和一致性。但是文件鎖+seek是一個比較耗時的操作，可能會對性能產生顯著的影響。下面將對這種方式進行簡單介紹，以供參考。

flock+seek使用方法

由于NFS協議本身沒有提供對Atomic Append語義的支持，因此當并發寫入同一文件末尾（如日志）時，很可能會出現相互覆蓋的情況。在Linux中，通過使用flock+seek的方式，可以在NFS文件系統上做到模擬Atomic Append，對并發追加寫入同一文件提供保護和支持。

使用方式如下：

1. 調用fd=open(filename, O_WRONLY | O_APPEND | O_DIRECT) 以追加寫的方式打開文件，并且指定O_DIRECT（直寫，不通過Page Cache），獲得文件描述符fd。

2. 調用flock(fd, LOCK_EX|LOCK_NB) 嘗試獲取文件鎖，如果獲取失敗（如鎖已被占用）則會返回錯誤，此時可以繼續重試或進行錯誤處理。

3. 文件鎖獲取成功后，調用lseek(fd, 0, SEEK_END) 將fd當前的寫入偏移定位到文件末尾。

4. 執行正常的寫操作，此時寫入位置應該是文件的末尾，并且由于有文件鎖的保護，不會出現并發寫入相互覆蓋的問題。

5. 寫操作執行完成后，調用flock(fd, LOCK_UN) 釋放文件鎖。

下面是一個簡單的C語言示例程序：

#define _GNU_SOURCE
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/file.h>
#include<time.h>

const char *OUTPUT_FILE = "/mnt/blog";
int WRITE_COUNT = 50000;

int do_lock(int fd)
{
    int ret = -1;
    while (1)
    {
        ret = flock(fd, LOCK_EX | LOCK_NB);
        if (ret == 0)
        {
            break;
        }
        usleep((rand() % 10) * 1000);
    }
    return ret;
}

int do_unlock(int fd)
{
    return flock(fd, LOCK_UN);
}

int main()
{
        int fd = open(OUTPUT_FILE, O_WRONLY | O_APPEND | O_DIRECT);
        if (fd < 0)
        {
                printf("Error Open\n");
                exit(-1);
        }
        for (int i = 0; i < WRITE_COUNT; ++i)
        {
                char *buf = "one line\n";

                /* Lock file */
                int ret = do_lock(fd);
                if (ret != 0)
                {
                        printf("Lock Error\n");
                        exit(-1);
                }

                /* Seek to the end */
                ret = lseek(fd, 0, SEEK_END);
                if (ret < 0)
                {
                        printf("Seek Error\n");
                        exit(-1);
                }

                /* Write to file */
                int n = write(fd, buf, strlen(buf));
                if (n <= 0)
                {
                        printf("Write Error\n");
                        exit(-1);
                }

                /* Unlock file */
                ret = do_unlock(fd);
                if (ret != 0)
                {
                        printf("UnLock Error\n");
                        exit(-1);
                }
        }
        return 0;
}

更詳細的flock()使用方式，請參見Linux file locking mechanisms - Flock, Lockf, and Fcntl。