以原子方式更改文件的属性

Question

我想以原子方式更改文件的某些属性。 （背景：这是针对用户空间 NFS 实现，其中 SETATTR 调用在文件上设置多个属性）。

我未能解决的问题是以原子方式进行更新。即，stat()s 或rename()s 文件的不同进程不应看到部分更新的属性。

不同的简化（即没有错误检查和符号链接处理）方法及其缺点是：

• 使用传统函数：

  int setattr(char *path, attributes attrs)
  {
      lchown(path, attr.owner, attr.group);
      chmod(path, attr.mode)
      utime(path, ...)
      return 0
  }
  

  这不是原子的（并且无法在符号链接上正常工作）。

• 使用fchown() 等人。

  int setattr(char *path, attributes attrs)
  {
       int fd = open(path, O_WRONLY);
       fchown(fd, attr.owner, attr.group);
       fchmod(fd, attr.mode);
       futimens(fd, ...);
       return 0;
  }
  

  这有点原子，但如果文件的模式不允许打开，或者文件是符号链接（在这种情况下应该修改符号链接的属性而不是目标的属性），则会失败。将O_PATH 添加到open() 调用在这里也无济于事，因为fchown() 和fchmod() 然后会失败。

• 使用fchownat() 等人。

  int setattr(char *path, attributes attrs)
  {
       int fd = open(dirname(path), O_WRONLY | O_PATH);
       fchownat(fd, basename(path), attr.owner, attr.group, AT_SYMLINK_NOFOLLOW);
       fchmodat(fd, basename(path), attr.mode, 0);
       utimensat(fd, basename(path), ..., AT_SYMLINK_NOFOLLOW);
       return 0;
  }
  

  这看起来最有希望，但这又不是原子的。

我是否遗漏了什么或者没有一种方法可以满足我的需求？

Answer 1

也就是说，stat()s 或rename()s 文件的不同进程不应看到部分更新的属性。

如果文件已经存在，那么在修改它之前，您几乎无法阻止其他进程访问它。那艘船已经航行了。

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rename 是原子的。

标准解决方案是：

1. 在目标目录中创建一个具有唯一临时名称的文件。它必须在同一个目录中，以确保它在文件系统/相同的挂载点中，这样就不需要文件内容（inode）副本。
2. 填充文件。如果使用缓冲 I/O（write、pwrite、writev 或其他系统调用之外的任何其他内容）写入文件，则需要刷新或关闭它（这会导致刷新，这最终执行上述系统调用之一）。
3. 如有必要，请设置正确的权限和属性。创建文件时可以设置权限。
4. rename 文件到它的最终文件名。 rename 基本上以原子方式为文件内容（inode）创建一个新文件名（硬链接）并删除旧文件名。

这样当文件存在时它是完整的并且具有正确的权限和属性。

Answer 2

不幸的是，如果不为它编写自己的自定义系统调用或内核模块，这是不可能的。

虽然 Linux 内核本身确实有能力实现这一点，但它并没有为它公开任何用户空间 API。该任务需要一个系统调用来一次设置所有属性，或者需要某种“锁定”机制来防止文件被其他进程访问（即open/stat），即使它们具有这样做的权利。由于 Linux 没有提供这样的系统调用，也没有提供这样的“锁定”机制，因此您想要实现的目标在用户空间是不可能的。

Answer 3

你不能，而且你展示的例子都不是原子的。在 chown 和 chmod 或 chmod 和 utimes 调用之间，其他线程总是有可能访问文件。

在 Linux 下，对于用户空间 NFS 服务器等情况，存在文件系统句柄（与文件描述符相对）的概念。目前我在谷歌中唯一能找到的是来自 xfsprogs 的联机帮助页：handle manpage。但我认为近年来这已在 Linux 中得到推广，以适用于更多文件系统。