NFS协议端到端实例解析之文件锁流程

NFS文件系统也实现了对文件锁的支持，关于文件锁的原理和用法请参考本号之前的文章，本文不再赘述。本文主要介绍一下NFS中文件锁的代码实现。

对于内核实现的NFS，在NFSv3及之前的版本中，文件锁相关的特性在客户端有个独立的内核模块，NFSv4及之后的版本则直接集成在文件系统当中。服务端的文件锁相关的功能与其它特性在一起，都在nfsd目录中。

本节以NFSv3对应的文件锁协议为例介绍一下内核代码是如何实现文件锁的。文件锁的实现与NFS的读写等操作类似，其主要原理是将客户端的请求透传到服务端。由于NFSv3协议中文件没有状态，因此在服务端需要一个专门的锁服务来记录这些状态。

1客户端逻辑

客户端的逻辑与本地文件系统没有本质的区别，首先要经过VFS，VFS会调用具体文件系统的锁接口。从API到VFS的调用流程如下所示：

其中vfs_lock_file函数的具体实现如下所示。可以看出，这里主要是调用一个函数指针，对于NFS而言就是nfs_lock函数。

然后我们看一下nfs_lock的代码实现，可以看出对于加锁和解锁会走不同的分支，分别是do_getlk和do_unlk函数。

以加锁为例，在NFSv3中会调用nfs3_proc_lock函数，主流程如下所示。

可以看出，这里最终调用的nlmclnt_call函数，该函数会构造RPC调用必要的参数，然后调用RPC库的API将请求通过网络发送到服务端。

2服务端流程

锁服务的主要作用就是记录文件的加锁情况。在NFSv3中，每个文件的加锁情况通过nlm_block数据结构来记录。同时为了记录文件系统中所有文件的加锁情况，在锁服务中有一个全局变量（nlm_blocked）来记录所有的nlm_block信息。

当有来自客户端的加锁请求时，RPC服务端会将请求解析为服务端注册的加锁接口，整个调用流程如下所示。

锁服务通过从nlm_blocked查找来确定该文件是否已经被某个客户端加锁了。最终，在锁服务中调用VFS的vfs_lock_file函数来完成加锁的操作，这与本地文件系统加锁就没有什么差异了。如下是nlm_blocked函数的核心代码。

至此，再往下就与本地文件系统加锁的流程一致了，大家可以阅读本号之前的文章。

3整体流程总结

最后，我们将从客户端发起锁文件的调用开始，到经过VFS，NFS后到服务端的流程统一的展示在下图中。大家可以按照该流程理解相关代码。

由于篇幅有限，本文不可能涉及函数的所有细节，主要是展示了主线流程。关于代码的其它实现细节，大家可以自行阅读Linux内核的相关代码。