Linux上的原子写入文件

Question

有没有一种方法可以将缓冲区原子地转储到文件中？

所谓“原子性”，是指：例如在写入过程中某人终止了我的应用程序时，我希望文件处于写入之前或之后的状态，而不是处于损坏的中间状态。

如果答案是“否”，那么可能可以使用非常小的缓冲区来完成吗？ 例如，我是否可以使用单个8字节fwrite（在x64平台上），将两个连续的int32_t变量转储，并确保这两个int32被转储，或者二者都未被转储，而不仅仅是其中一个？

- mambo_sun

---

通常的解决方法是在文件的副本上进行操作，在最后一刻原子地交换它们。 - Marc Glisse

同意@MarcGlisse的观点，预防文件损坏的唯一可靠方法是编写一个新文件，并将其作为重命名操作完成后移动到旧文件位置，以此来保证原子性。 - Philip Couling

我正准备像 @MarcGlisse 一样提出同样的建议。但请注意，如果源文件和目标文件在同一个文件系统上，则移动（即重命名）文件才是原子操作。 - 5gon12eder

如果文件不在同一文件系统上，就无法在C或C++中重命名文件。有关更多信息，请参阅http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Renaming-Files.html。 - Philip Couling

非常感谢你的回答！我会考虑重命名建议。在我的情况下，捕获信号似乎很棘手，因为我同时使用了相当多的文件，并且需要添加一些附加的同步。对每个文件执行相同的过程，以使它们保持良好状态，更适合我。顺便说一句，很高兴知道重命名是原子性的！ - mambo_sun

Answer 1

我建议先写入临时文件，然后再对其进行rename(2)操作。

ofstream o("file.tmp"); //Write to a temporary file
o << "my data";
o.close();

//Perform an atomic move operation... needed so readers can't open a partially written file
rename("file.tmp", "file.real");

- Gillespie

---

这是正确的方法。在POSIX系统上，一旦打开文件描述符，其i节点保证存在，直到文件描述符被销毁。因此，无论写入什么内容，旧文件的读取者都能看到相同的数据。重命名操作在同一文件系统上保证是原子性的，因此，这个惯用语使读写操作并发安全。 - Jazzwave06

有没有办法在不同目录中使用多个文件进行操作？比如说我有a/foo.txt和b/c/bar.txt，然后我创建了foo.tmp和bar.tmp；我该如何确保两个真实的文件同时被原子地更新？ - michaelsnowden

这还不够。在重命名文件之前，你必须使用fsync同步文件。否则，如果出现断电情况，你可能会得到一个空文件。 - Emil

@Emil 取决于你的需求。如果你需要容错性并且文件需要存储在磁盘上，那么是的，你需要 fsync。但如果你只是将文件存储在 tmpfs 中，则不需要。 - Gillespie

如果用户没有目录中文件的写入权限，则此方法无法使用。即使用户可以对该文件进行写入，但是他们可能无法创建一个新文件，而这恰好是rename/mv所做的操作。因此，我们在这里没有完整的答案。 - CR.

在你重命名文件之后，你还需要对文件夹进行fsync操作。 - Vad