如何在 C 中使用 pthread 来防止同时读取和写入磁盘上的文件？

Question

我正在编写一个程序，它有一个写入线程和几个读取线程，write/read 到磁盘上的一个文件。我希望不会同时发生写入/读取。我发现了很多使用 pthread mutex lock 在写入/读取期间保护内存数组的示例，例如声明受保护的内存数组为 volatile。

volatile int array[NUMBER];
pthread_mutex_t locks[NUMBER];

pthread_mutex_lock(&locks[index]);
array[acct] -= SOME_NUMBER;
pthread_mutex_unlock(&locks[index]);

但我找不到使用 pthreads 保护磁盘文件的示例。

volatile FILE* array[NUMBER]; ??

有人能给我指出正确的方向吗？我希望写入/读取线程不会同时访问磁盘上的文件。

编辑：我读了更多，根据这个post，多线程似乎不适用于磁盘 IO。

Answer 1

根据描述，您的问题是关于保护磁盘上的文件，而不是代表文件的流描述符(FILE*)。可以尝试使用pthread的rwlock来同步多线程间的并发访问：

FILE *fp = fopen(...);
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

// read thread:
char buf[BUFLEN];
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
fread(buf, sizeof buf, 1, fp);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

// write thread:
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
fwrite(buf, sizeof buf, 1, fp);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

请注意，这可以防止文件被同一进程中的多个线程访问，但这并不能防止它被系统上的多个进程访问。

Answer 2

这取决于你所说的 "will not access the files on disk simultaneously" 是什么意思。由于您谈论的是 pthreads，这意味着您使用的是 POSIX 系统。 POSIX 已经对多进程和线程的文件访问有了一定的保证。

如果您使用原始系统调用 read 和 write，例如，您可以保证写入是原子的。这意味着如果 read 和 write 同时发生（意思是：您不知道哪个先开始），读取将看到写入所做的文件的整个更改或 none 的（这里可能有一些错误的例外）。当然，由于 read/write 更新下一个 read/write 将发生的偏移量，因此多个线程读写相同的文件描述符存在问题。因此，如果其他线程可以在查找和写入之间触及文件描述符，则执行 lseek 然后 write 是不安全的。但是为此你有系统调用 pread 和 pwrite 保证 seek+read/write 将是原子的。

所以只要继续你的问题描述的这一部分：

one write thread, and a few read threads, that write/read to a file on disk. I wish that no write / read will happen at the same time.

操作系统已经保证了这一点。我认为的问题是 "at the same time" 是一个非常模糊的要求，因为几乎没有什么访问共享资源（比如文件甚至内存）同时发生。在考虑线程或任何并发时，您需要根据需要发生的事情来构建问题 before/after 其他事情。

如何在 C 中使用 pthread 来防止同时读取和写入磁盘上的文件？

How to use pthread in C to prevent simultaneous read and write to a file on disk?

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