read/pread 系统调用的线程安全

Question

我有一些与多线程环境中的 read()/pread() 系统调用相关的查询

我正在使用基于 freeBsd 的 Mac-OSX，如果这有帮助的话反正 我仅在读取模式下使用此文件，而不是读/写 语言是 c/c++

假设我们在磁盘上有一个文件：
AAAABBBBCCCCDDDEEEE ....

和 4 个字母适合文件的一页，

所以 Page1:AAAA

Page2:BBBB .....等等

现在我从具有相同文件描述符的两个不同线程发起读取系统调用。
我的目的是从线程 1 读取第一页，从线程 2 读取第二页，......等等。

read(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

ABCC ABBB .. 等乱码响应（没有特定的序列）

来解决这个问题，我可以使用 pread()

来自手册页：

Pread() - 执行相同的功能，但从文件中的指定位置读取而不修改文件指针

但我不确定使用 pread 是否真的会帮助我实现我的目标，因为即使它不会增加内部文件指针，无法保证响应不会混乱。

我的所有数据都是页面对齐的，我想从每个线程读取一页，例如：

线程 1 读取：AAAA
线程 2 读取：BBBB
线程 3 读取：CCCC ...实际上没有混淆内容..

我还发现了一篇文章 write() 返回后立即从文件中 read() 安全吗？

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一个二进制文件，因此快速手动读取和验证有点困难。

任何帮助将不胜感激

Answer 1

read 和 write 更改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在同一个打开的文件上执行 IO，您的程序不会出现未定义的行为（崩溃或更糟），但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 不会更改打开文件中的位置。它们被添加到 POSIX 中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）与重叠部分混合使用，您仍然可能会遇到一些排序问题。文件，但只要你避免这种情况，它们对于你想做的事情来说是完全安全的。

Answer 2

fcntl 咨询锁是对文件范围的锁定。您可能会发现这对于序列化对同一区域的读取和写入同时允许不同区域上的并发非常有用。

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定，而单个写入器锁定会阻止所有其他锁定。

请注意，所有文件锁定机制在所有平台上的某些配置上都会被巧妙地破坏。

Answer 3

两个线程之间共享一个互斥锁，在读取之前启用线程中的锁，并在正确读取完成时解锁该锁。请参阅pthread_mutex_create、pthread_mutex_lock 和pthread_mutex_unlock。