c++ - 使用锁定文件作为多个进程之间的锁定的正确方法

Question

我遇到这样一种情况，其中 2 个不同的进程(我的 C++，其他由 JAVA 中的其他人完成)是某个共享数据文件的写入者和读取者。所以我试图通过编写这样的类来避免竞争条件(编辑:此代码已损坏，这只是一个示例)

class ReadStatus
{
    bool canRead;
public:
    ReadStatus()
    {
        if (filesystem::exists(noReadFileName))
        {
            canRead = false;
            return;
        }
        ofstream noWriteFile;
        noWriteFile.open (noWriteFileName.c_str());
        if ( ! noWriteFile.is_open())
        {
            canRead = false;
            return;
        }
        boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(1));
        if (filesystem::exists(noReadFileName))
        {
            filesystem::remove(noWriteFileName);
            canRead= false;
            return;
        }
        canRead= true;
    }
    ~ReadStatus()
    {
        if (filesystem::exists(noWriteFileName))
            filesystem::remove(noWriteFileName);
    }
    inline bool OKToRead()
    {
        return canRead;
    }
};

用法:

ReadStatus readStatus; //RAII FTW
    if ( ! readStatus.OKToRead())
        return;

这是针对 c 的一个程序，其他程序会有类似的类。想法是:1.检查其他程序是否创建了他的“我是所有者文件”，如果有中断则转到2。2. 创建我的“我是所有者”文件，再次检查其他程序是否创建了他自己的文件，如果它删除了我的文件并中断，则转到 3。3.做我的阅读，然后删除我的“我是所有者文件”。

请注意，它们既不读也不写的情况很少发生，但问题是我仍然看到竞争条件的可能性很小，因为理论上其他程序可以检查我的锁定文件是否存在，发现不存在一，然后我创建我的，其他程序创建他自己的，但在 FS 创建他的文件之前我再次检查，它不存在，然后灾难发生了。这就是我添加一秒延迟的原因，但作为一个 CS Nerd ，我发现让这样的代码运行是令人不安的。Ofc 我不希望这里的任何人给我写一个解决方案，但如果有人确实知道指向我可以使用的可靠代码的链接，我会很高兴。附言它必须是文件，因为我不是在写整个项目，这就是安排完成的方式。

P.P.S.: 访问数据文件不是reader,writer,reader,writer.... 可以是reader,reader,writer,writer,writer,reader,writer....

P.P.S:其他进程不是用 C++ 编写的 :(，所以 boost 是不可能的。

Answer 1

在 Unices 上，基于纯文件系统的锁定的传统方法是使用带有 mkdir() 和 rmdir() 的专用锁定文件，可以通过以下方式自动创建和删除单一的系统调用。您可以通过从不显式测试锁的存在来避免竞争 --- 相反，您总是尝试获取锁。所以:

lock:
    while mkdir(lockfile) fails
        sleep

unlock:
    rmdir(lockfile)

我相信这甚至适用于 NFS(对于这种事情通常很糟糕)。

但是，您可能还想研究适当的文件锁定，这样加载效果更好；我用 F_SETLK/F_UNLCK fcntl locks对于 Linux 上的这个(请注意，尽管结构名称如此，但它们与群锁不同)。这允许您正确地阻塞直到锁被释放。如果应用程序终止，这些锁也会自动释放，这通常是一件好事。另外，这些将使您可以直接锁定共享文件，而无需单独的锁定文件。这也适用于 NFS。

Windows 有非常相似的文件锁定功能，也有易于使用的全局命名信号量，非常方便进程间的同步。