为什么代码显示写入管道不能确保原子性？

Question

这是一个非常简单的程序。创建管道，然后fork，在父进程和子进程之间使用管道。 结果表明写入管道并不能确保原子性。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
int main(void)
{
    int pipe_fd[2];
    pid_t pid;
    char r_buf[4096];
    char w_buf[4096*2];
    int writenum;
    int rnum;
    memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));  
    if(pipe(pipe_fd)<0)   //create pipe
    {
        printf("pipe create error\n");
        return -1;
    }

    if((pid=fork())==0)         //fork
    {
        close(pipe_fd[1]);
        while(1)
        {
            sleep(1);   
            rnum=read(pipe_fd[0],r_buf,1000);
            printf("child: readnum is %d\n",rnum);
        }
        close(pipe_fd[0]);

        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
    else if(pid>0)
    {
        close(pipe_fd[0]);//write
        memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));  
        if((writenum=write(pipe_fd[1],w_buf,1024))==-1)
            printf("write to pipe error\n");
        else    
            printf("the bytes write to pipe is %d \n", writenum);
        writenum=write(pipe_fd[1],w_buf,4096);
        close(pipe_fd[1]);
    }
    return EXIT_SUCCESS;
}

result：
the bytes write to pipe 1000
the bytes write to pipe 1000  //show write pipe not atomic
the bytes write to pipe 1000
the bytes write to pipe 1000
the bytes write to pipe 1000
the bytes write to pipe 120  //show write pipe not atomic
the bytes write to pipe 0
the bytes write to pipe 0
......

那么我想问 write atmoic 是什么意思？为什么这个程序会显示它？

Answer 1

对不大于 PIPE_BUF 字节的管道的写入必须是原子的。这意味着，如果您有多个进程同时写入同一个管道，如果每个 write() 不超过 PIPE_BUF 字节，则它们的内容不会混合，从而允许您设置一个协议，而不是让多个写入器仅使用一个管道，只要您不需要更长的写入。

Answer 2

了解有关原子性的更多信息此处

应确保所有共享数据结构的原子性多线程/处理系统。

这里有一些很好的例子

Answer 3

您的程序及其结果并未表明写入不是原子的。写入是原子的意味着在单个 write() 中写入的字节只有在 write() 完成之后才可用，并且当它们完成时才可用。是，全部都将可用。基本上，如果您可以读取任何字节，那么您就可以读取所有字节。您不必一下子读完它们；您可以选择仅 read() 其中一部分，并在稍后的 read() 中获取其余部分。如果多个 write() 中有可用字节，您甚至可以从一个 write() 读取所有字节（剩余的），并从下一个 write() 读取一些字节。这里所有的原子性保证是，您不能仅读取某个 write() 中的部分字节，但不能读取如果您选择的话，可以使用 read() 其余部分。

当然，只有当管道的缓冲区有空间容纳写入的字节时，才能保证原子写入——但您的程序不应达到限制。