读/读系统调用的线程安全

Question

我很少有与多线程环境中的 read()/pread() 系统调用相关的查询

我正在使用基于 freeBsd 的 Mac-OSX，如果有任何帮助的话 我只在读取模式下使用这个文件，而不是读/写 而且语言是c/c++

假设我们在磁盘上有一个文件 AAAABBBBCCCCDDDEEEE....

文件的一页可以容纳 4 个字母

所以第1页：AAAA

第2页：BBBB .....等等

现在我从具有相同文件描述符的两个不同线程启动读取系统调用 我的意图是从线程 1 读取第一页，从线程 2 读取第二页，..等等。

读取(fd,buff,sizeof(page));

从手册页中我了解到 read 也会增加文件指针，所以我肯定会得到像这样的乱码响应

ABCC ABBB ..等（无特定顺序）

为了解决这个问题，我可以使用 pread()

"Pread() 执行相同的功能，但从特定的 在文件中指定位置而不修改文件指针”//来自手册页

但我不确定使用 pread 是否真的能帮助我实现目标，因为即使它不会增加内部文件指针，也不能保证响应不会混乱。

我所有的数据都是页面对齐的，我想从每个线程中读取一页

线程 1 读取：AAAA 线程2读取：BBBB 线程 3 读取：CCCC ... 没有真正乱码内容..

我还发现了一个帖子Is it safe to read() from a file as soon as write() returns?

但它不是很有用。

我也不确定 read() 是否真的会出现我正在考虑的问题。我正在读取的文件是二进制文件，因此我很难快速手动读取和验证..

任何帮助将不胜感激

Answer 1

read 和write 改变底层打开文件的位置。它们是“线程安全的”，因为如果多个线程同时使用它们对同一个打开的文件执行 IO，您的程序不会有未定义的行为（崩溃或更糟），但是操作的顺序和原子性可能会有所不同，具体取决于文件类型和实现。

另一方面，pread 和pwrite 不会改变打开文件中的位置。它们被添加到 POSIX 正是为了您想要的目的：从多个线程或进程对同一个打开的文件执行 IO 操作，而这些操作不会干扰彼此的位置。如果您将pread 和pwrite（或多次调用pwrite）与文件的重叠部分混合在一起，您仍然可能会在订购时遇到一些麻烦，但只要您避免这种情况，它们就非常安全做你想做的事。

Answer 2

fcntl 咨询锁是文件范围上的锁。您可能会发现这对于将读取和写入序列化到同一区域同时允许在不同区域上进行并发很有用。

int rc;
struct flock f;
f.l_type = F_RDLCK;  /* or F_WRLCK */
f.l_whence = SEEK_SET;
f.l_start = n;
f.l_len = 1;
while ((rc = fcntl(fd, F_SETLKW, &f)) == -1 && errno = EINTR)
    ;
if (rc == -1)
    perror("fcntl(F_SETLKW)");
else {
    /* do stuff */
    f.l_type = F_UNLCK;
    fcntl(fd, F_SETLK, &f);
}

一次允许多个读取器锁，而单个写入器锁阻止所有其他锁。

请注意all file locking mechanisms are subtly broken on some configurations on all platforms。

Answer 3

在两个线程之间共享一个互斥锁，在线程读取之前启用该锁，并在正确读取完成后解锁该锁。请参阅pthread_mutex_create、pthread_mutex_lock 和 pthread_mutex_unlock。