Python独立脚本部署临界资源避免竞态条件的问题排查

multiprocessing.Lock 仅能在同一父进程派生出来的关联子进程之间实现互斥，本质是内核维护的、通过进程继承关系传递的匿名同步对象。
你通过两个终端并行启动脚本时，相当于启动了两个完全独立、无继承关系的Python主进程，每个进程启动时都会自行初始化一个全新的、独立的Lock实例，两个锁互不可见、完全不关联，自然无法拦截对方进入临界区。
你当前的测试逻辑中，锁是在每个脚本的if __name__ == '__main__'代码块中单独创建的，仅对当前脚本进程派生的子进程生效，跨独立进程完全没有互斥能力。 #

针对树莓派多SSH用户操作GPIO的场景，优先选实现简单、可靠性高的跨独立进程互斥方案：

方案1：系统文件锁（零额外依赖，最快落地） #

Linux系统自带的文件锁是内核级维护的同步对象，所有进程只要争抢同一个固定路径的文件锁，就能实现全局互斥，Python标准库fcntl原生支持该能力，不需要安装任何第三方包。
首先封装全局GPIO锁：

import fcntl
# 固定锁文件路径，所有操作GPIO的进程都用这个路径
GPIO_LOCK_PATH = "/var/lock/gpio_exclusive.lock"

class GpioExclusiveLock:
    def __enter__(self):
        self._lock_file = open(GPIO_LOCK_PATH, "w")
        # 加排他锁，锁被占用时自动阻塞等待
        fcntl.flock(self._lock_file, fcntl.LOCK_EX)
        return self

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        # 操作完成释放锁，关闭文件句柄
        fcntl.flock(self._lock_file, fcntl.LOCK_UN)
        self._lock_file.close()

把所有GPIO操作的临界区代码用这个锁包裹即可，替换你原来的multiprocessing.Lock：

def main1(input2, input1, num, val):
    with GpioExclusiveLock():
        print(input2)
        print(input1)
        time.sleep(int(input1))
        # 此处放置实际GPIO读写操作
        val.value = val.value + 1

使用时注意提前给锁文件路径配置普通用户的读写权限，避免普通SSH用户因权限不足无法拿锁。如果需要自定义等待超时，可以搭配fcntl.LOCK_NB非阻塞加锁+循环重试实现。

方案2：独立GPIO常驻服务（稳定性最优，适合长期运行） #

如果后续要扩展权限控制、操作审计、故障自动恢复能力，建议单独写一个常驻后台的系统服务，由该服务唯一持有GPIO的操作权限，所有SSH用户的操作请求通过本地Unix套接字、命名管道等方式发送给服务，服务端维护请求队列，同一时间仅处理一个GPIO操作。
这种方案彻底避免了多进程直接操作硬件的状态冲突问题，所有GPIO操作逻辑集中维护，排查问题也更方便。 #

不要使用multiprocessing.Manager实现的跨进程锁，该方案需要先启动独立的Manager服务进程，你仍然需要解决不同独立启动的用户进程如何连接到同一个Manager服务的问题，实现复杂度远高于文件锁，没有必要。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者LearnerJ