管道的原子性 linux写操作原子性

Posted 2022-06-22 qiumingcheng

从本质上说，管道也是一种文件，但他又和一般的文件有所不同，管道可以克服使用文件进行通信的两个问题

限制管道的大小。实际上，管道是一个固定大小的缓冲区。在Linux中该换冲区的大小为一页，4k

使得他的大小不像文件那样不加检验的增长。使用固定缓冲区也会带来问题，比如再写管道时可能变满

当这种情况发生时，随后对管道的write（）调用被阻塞，等待某些数据被读取，以便腾出足够的空间供

write()调用。

读取工作也可能比写的进程快。当所有进程的数据被读取完时，一个随后的read()调用将默认的被阻塞、

管道变空。这种情况发生时，一个随后的read()调用将被默认的阻塞，等待某些数据被写入，这样就解决了read（）

调用将被默认的阻塞，等待某些数据将被写入，这解决了read（）调用返回文件结束的问题。

一个管道的容量是有限的。POSIX规定，少于 PIPE_BUF 的写操作必须原子完成：要写的数据应被连续的写到管道；大于 PIPE_BUF 的写操作可能是非原子的: 内核可能会把此数据与其它进程的对此管道的写操作交替起来。POSIX规定PIPE_BUF至少为512B(linux中为4096B)，具体的语义如下: 其中n为要写的字节数
    n <= PIPE_BUF, O_NONBLOCK无效：原子的写入n个字节。如果管道当前的剩余空间不足以立即写入n个字节，就阻塞直到有足够的空间。
    n <= PIPE_BUF, O_NONBLOCK有效：写入具有原子性，如果有足够的空间写入n个字节，write立即成功返回。否则一个都不写入，返回错误，并设置errno为EAGAIN。
    n >  PIPE_BUF, O_NONBLOCK无效：非原子写。可能会和其它的写进程交替写。write阻塞直到将n个字节写入管道。
    n >  PIPE_BUF, O_NONBLOCK有效：如果管道满，则write失败，返回错误，并将errno设置为 EAGIN。如果不满，则返回写入的字节数为1~n，即部分写入，写入时可能有其他进程穿插写入。

结论：
1、当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性。
2、当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，linux将不再保证写入的原子性。