Bourne Shell下用flock锁实现多脚本并发安全读写文件

• 锁逻辑完全失效：你代码里的2> sensor1lockfile是将标准错误输出重定向到锁文件，并没有将文件描述符2以读写模式绑定到锁文件供flock调用，这也是你之前尝试直接用数据文件替换锁文件运行失败的核心原因——flock根本没有拿到可加锁的打开文件句柄，加锁操作完全没生效，两个脚本会出现竞态覆盖数据。
• 子shell性能损耗：你用()包裹逻辑块，每次执行都会fork新的子进程，写入脚本是无限循环高频运行，长期跑会产生不必要的CPU开销。
• 清空操作存在竞态：现有逻辑先执行awk读取文件，再单独执行截断清空，一旦锁提前释放，写入脚本在两个操作间隙写入的数据会被直接清空丢失。
• 文件描述符使用不合理：固定占用fd2做锁操作，既容易和标准错误输出冲突，扩展到10个传感器时如果固定占用多个fd，确实会碰到fd编号不能超过9的限制。

核心思路 #

不需要单独维护锁文件：flock是基于打开的文件句柄加建议锁，只要以读写模式打开数据文件本身，就可以直接对数据文件加锁，省掉额外的锁文件开销。
避免子shell：直接将需要加锁执行的命令跟在flock后面，不需要用()包裹代码块，不会fork子进程，性能更高。
绕开fd数量限制：要么复用单个固定fd循环处理所有传感器文件，要么用POSIX标准支持的动态fd分配，由shell自动管理可用fd，不需要手动指定编号，完全不受fd<=9的限制。

写入脚本示例（单传感器，可批量复制扩展） #

动态fd版本（推荐）：

# 提前以读写模式打开传感器数据文件，shell自动分配可用fd，长期持有不需要反复打开
exec {sensor_fd}<>sensor1.txt

while :; do
    # 采集传感器数据的逻辑放这里，替换成你实际的采样命令
    SENSOR_1_VALUE=$(cat /sys/class/hwmon/hwmon0/temp1_input)

    # 加排他锁，写入数据后自动解锁
    flock -x "$sensor_fd" echo "$SENSOR_1_VALUE" >&"$sensor_fd"

    # 按你实际需要的采样间隔调整sleep时间
    sleep 0.2
done

如果运行环境是非常老的不支持动态fd的sh版本，用固定fd9的兼容写法：

exec 9<>sensor1.txt
while :; do
    SENSOR_1_VALUE=$(cat /sys/class/hwmon/hwmon0/temp1_input)
    flock -x 9 echo "$SENSOR_1_VALUE" >&9
    sleep 0.2
done

计算脚本示例（支持10个传感器，每秒执行一次） #

动态fd版本（推荐，性能更好）：

#!/bin/sh
while :; do
    for i in $(seq 1 10); do
        sensor_file="sensor${i}.txt"
        # 不存在则创建文件，避免打开失败
        touch "$sensor_file"
        # 自动分配fd打开文件
        exec {fd}<>"$sensor_file"
        # 加锁后完成读取计算、截断清空，执行完自动释放锁
        flock -x "$fd" awk -v sid="$i" '
            { total += $1; count++ }
            END {
                if (count > 0) {
                    printf "sensor%d average: %.2f\n", sid, total/count
                } else {
                    printf "sensor%d average: no data in last second\n", sid
                }
            }
        ' "$sensor_file"
        # 直接通过持锁的fd截断文件，不会产生竞态
        : >&"$fd"
        # 关闭fd释放资源
        exec {fd}>&-
    done

    # 此处添加将平均值发送给其他子系统的逻辑
    sleep 1
done

固定fd9兼容版本（全程只占用1个fd，完全符合fd<=9的要求）：

#!/bin/sh
while :; do
    for i in $(seq 1 10); do
        sensor_file="sensor${i}.txt"
        touch "$sensor_file"
        # 复用fd9打开当前传感器文件
        exec 9<>"$sensor_file"
        flock -x 9 awk -v sid="$i" '
            { total += $1; count++ }
            END {
                if (count > 0) {
                    printf "sensor%d average: %.2f\n", sid, total/count
                } else {
                    printf "sensor%d average: no data in last second\n", sid
                }
            }
        ' "$sensor_file"
        : >&9
        # 关闭fd9，供下一个传感器文件复用
        exec 9>&-
    done

    # 发送结果到其他子系统的逻辑
    sleep 1
done

• 动态fd语法exec {fd}<>file是POSIX sh标准支持的特性，所有主流的Bourne shell实现（dash、busybox sh、bash等）都支持，shell自动分配的fd号即使大于9也不会和内置预留的0-9号fd冲突，不需要担心兼容性问题。
• 截断文件时通过已经持有锁的fd执行: >&$fd，比重新通过路径打开文件再截断更安全，全程锁不释放，完全不会丢数据。
• 写入脚本长期持有打开的文件句柄，不需要每次循环都重新打开文件，能大幅减少高频写入场景下的IO开销。
• 扩展到10个传感器时总共只需要维护10个数据文件，不需要额外的锁文件，满足减少文件数量的需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mickthekangaroo