linux系统编程：IO读写过程的原子性操作实验

所谓原子性操作指的是：内核保证某系统调用中的所有步骤（操作）作为独立操作而一次性加以执行，其间不会被其他进程或线程所中断。

举个通俗点的例子：你和女朋友OOXX的时候，突然来了个电话，势必会打断你们高潮的兴致，最好的办法就是，你们做这事的时候，把通讯设备关机，就能确保，这次的事情很圆满的完成，这就是一次原子性操作。

在多进程IO过程中，如果操作不具有原子性，就可能会导致数据混乱，相互覆盖等情况。这种现象也叫竞争状态。

所谓竞争状态指的是：操作共享资源的两个进程（或线程），其结果取决于一个无法预期的顺序，因为进程获取的cpu执行时间是不确定的。

1,假想的，以独占方式创建一个文件

下面这段代码，用open和O_CREAT标志演示一个独占方式创建文件， 什么叫独占方式创建文件？ 就是该进程始终认为这个文件是他打开的，或者是他创建的

/*================================================================
*   Copyright (C) 2018 . All rights reserved.
*
*   文件名称：seek_file.c
*   创 建 者：ghostwu(吴华)
*   创建日期：2018年01月11日
*   描    述：
*
================================================================*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

#ifndef BUFSIZE
#define BUFSIZE 50
#endif

int main(int argc, char *argv[])
{
if( argc < 3 || strcmp( argv[1], "--help" ) == 0 ) {
printf( "usage:%s filename w<string>\n", argv[1] );
exit( -1 );
}

if( argv[2][0] != 'w' ) {
printf( "必须以w开头\n" );
exit( -1 );
}

int fd = -1;
fd = open( argv[1], O_RDWR );

if( fd < 0 ) {
printf( "文件%s打开失败\n", argv[1] );
exit( -1 );
}

if ( -1 == lseek( fd, 0, SEEK_END ) ) {
printf( "指针移动到尾部失败\n" );
exit( -1 );
}

sleep( 5 );

char buf[BUFSIZE];
ssize_t nwrite;

strcpy( buf, &argv[2][1] );

nwrite = write( fd, buf, strlen( buf ) );
if( -1 == nwrite ) {
printf( "文件写入失败\n" );
exit( -1 );
}
printf( "pid=%d,向文件%s写入了%ld个字节\n", getpid(), argv[1], nwrite );

return 0;
}

View Code
如果第一个进程执行到seek与write之间，交出 cpu, 被执行相同代码的第二个进程中断，那么这两个进程在写入数据前都把指针移动到相同的位置，如果一个进程先完成，那么后一个进程会覆盖前面进程写入的数据

试验结果：



第二个进程后结束： 第一个进程写入的123被第二个进程的4567覆盖，产生结果 4567

第一个进程后结束：第一个进程写入的4567被第二个进程的123覆盖，产生结果 1237



如何避免数据覆盖？打开文件时候，加入O_APPEND标志

fd = open( argv[1], O_RDWR | O_APPEND );

总结：

1）理解原子性操作

2）理解标志O_CREAT与O_EXCL结合的意义

3）理解O_APPEND标志

4）理解竞争状态