如何在C中使用pthread防止同時讀寫磁盤上的文件？

Question

我正在編寫一個程序，該程序具有一個寫線程和幾個讀線程，它們可以對磁盤上的文件進行寫/讀操作。 我希望不會同時發生寫入/讀取。 我發現了許多在寫/讀期間使用pthread互斥鎖來保護內存陣列的示例，例如聲明受保護的內存陣列為volatile。

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

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

但是我找不到使用pthread保護磁盤上文件的示例。

volatile FILE* array[NUMBER]; ??

有人可以指出我正確的方向嗎？ 我希望寫/讀線程不會同時訪問磁盤上的文件。

編輯：我讀了更多，並且根據這篇文章 ，似乎多線程不適用於磁盤IO。

Answer 1

根據描述，您的問題與保護磁盤上的文件有關，而不是與代表文件的流描述符（ FILE* ）有關。 您可以嘗試使用pthread的rwlock同步多個線程之間的並發訪問：

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);

請注意，這可以防止文件被同一進程中的多個線程訪問，這不能保護文件不被系統上的多個進程訪問。

Answer 2

這取決於您的意思是“將不會同時訪問磁盤上的文件”。 由於您談論的是pthreads，這意味着您正在使用POSIX系統。 POSIX已經對多個進程和線程進行文件訪問提供了某些保證。

如果您使用原始的系統調用read和write您例如保證寫入將是原子。 這意味着，如果read和write同時發生（意味着：您不知道哪個首先開始），則讀取將看到寫入所做的文件的全部更改，或者全部都看不到（此處可能會有一些例外）錯誤）。 當然，由於多個線程讀取和寫入同一文件描述符存在問題，因為讀取/寫入會更新將在下一次讀取/寫入發生的偏移量。 因此，如果其他一些線程可以在查找和寫入之間觸摸文件描述符，則先進行lseek然后write是不安全的。 但是為此，您需要系統調用pread和pwrite ，以確保seek + read / write將是原子的。

因此，僅需進行問題描述的這一部分：

一個寫線程和幾個讀線程，它們對磁盤上的文件進行寫/讀。 我希望不會同時發生寫入/讀取。

操作系統已經保證了這一點。 我認為的問題是“同時”是一個非常模糊的要求，因為幾乎沒有任何事情同時發生在訪問共享資源（例如文件或什至是內存）上。 在考慮線程或任何並發性時，您需要根據在發生其他事情之前/之后發生的事情來構造問題。