多个进程操作同一个文件的问题

        今天一同事问我，有多个进程同时操作一个文件时会发生什么情况。我的回答是系统不管你怎么搞，反正同一时刻只有一个进程操作文件，这个回答似乎有点笼统，连自己也说服不了，为此专门查了下APUE，顺便百度了一下（坑爹的公司上不了google啊），总结如下：

一、多个进程以只写模式打开文件

#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/file.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd = open("demo.txt", O_WRONLY, 0644);
    if (fd < 0)
    {
        perror("Open file error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    write(fd, "Hello", 5);
    sleep(30);

    return 0;
}

        当一个进程将Hello写入文件时，如果再启另一个进程来操作文件，实际最终写入文件的只有一个Hello。这里跟多个进程操作一个文件没多大关系，最主要的原因还是打开文件的方式，manpage上解释道；如果一个文件已经存在且是一个普通文件，当设置的打开模式允许写时，会将文件截断。也就是说无论是否是多个进程在操作同一个文件，打开的模式设置为可以只读的，那么只有最后操作文件的那个进程的写操作生效。

二、以追加模式打开文件

#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd = open("demo.txt", O_WRONLY | O_APPEND, 0644);
    if (fd < 0)
    {
        perror("Open file error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    write(fd, "Hello", 5);
    sleep(30);

    return 0;
}

        此时每次写都将数据写到文件的当前尾端。现在如果有多个进程操作一个文件，那么来自每个进程的数据都将正确地写到文件中。关于linux如何保证多个进程写入数据时的正确性的，可以参考APUE的文件爱你共享和原子操作这两节。

三、为了防止在多进程环境中对同一文件的写操作出现问题，可以对文件加锁，保证这个资源在某一时刻只能被一个进程操作。加锁文件时，如果需要加锁整个文件，可以选用flock，而用fcntl的话，可以对文件的一部分加锁，下面以fcntl函数说明下：

#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#define DEMO_FILE "./demo"

/* Function to lock or unlock a region of a file */
int lock_reg(int fd, int cmd, int type, off_t offset, int whence, off_t len)
{
    struct flock lock;

    lock.l_type = type; /* F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
    lock.l_start = offset; /* byte offset, relative to l_whence */
    lock.l_whence = whence; /* SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
    lock.l_len = len; /* #bytes (0 means to EOF) */

    return(fcntl(fd, cmd, &lock));
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd = open(DEMO_FILE, O_RDWR);
    if (fd == -1)
    {
        perror("Can not open the specified file");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    int ret = lock_reg(fd, F_SETLK, F_WRLCK, 0, 0, 0);
    if (ret == -1)
    {
        printf("Error number is: %d\n", errno);
        perror("Can not lock the file");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    getchar();

    return 0;
}

        这段代码演示了当一个进程对文件加锁后，则另一个进程就无法获得资源。这种独写性质在很多时候需要用到，如果数据库，以前用的小型的数据库，如sqlite就与这类似。所以，一般情况下，在多进程环境中，要对一些共享的资源进行操作时，要保证操作的原子性，要么使用锁，要么用类似syslog那种把所有写操作统一由一个进程来进行。
        很多时候懒得去想问题，特别实在这个大夏天，整个人都会变得很燥，静下来仔细思考遇到过的问题，认真总结，终有云开雾散的时候......