11

ファイルを開いてからforkすると、そのファイルディスクリプタはシステムワイドなオープンファイルテーブルの同じ項目を指すので、書き込み位置(file offset)も共有され、同時に追加書き込みをしても競合は発生しないと思ったのですが、実験してみたら

log.txt
PARENT 24043 894 helloCPARENT 24043 895 hellCHPARENT 24043 896 helCHIPARENT 24043 897 heCHILPARENT 24043 898 hello

のようにおかしな部分が出ていました。環境はLinux 3.10.0です。

基礎的なことかと思いますが、どうしてこうなるのか教えていただけないでしょうか。

実験に使ったコード:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    int fd;
    int i;
    char buf[256];

    fd = open("log.txt", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, 0644);

    pid = fork();
    if (pid > 0) {
        for (i = 0; i < 1000; i++) {
            sprintf(buf, "PARENT %d %d hello\n", getpid(), i);
            write(fd, buf, strlen(buf));
        }
    }
    else if (pid == 0) {
        for (i = 0; i < 1000; i++) {
            sprintf(buf, "CHILD %d %d hello\n", getpid(), i);
            write(fd, buf, strlen(buf));
        }
    }
    else {
        perror("fork");
    }
    return 0;
}

画像の説明をここに入力

[追記]

逆に下記を ./a.out& ./a.out& で同時に動かしたとき、きれいにログが出ていました。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    int fd;
    int i;
    char buf[256];

    fd = open("log.txt", O_APPEND | O_WRONLY, 0644);

    for (i = 0; i < 1000; i++) {
        sprintf(buf, "This is %d %d hello\n", getpid(), i);
        write(fd, buf, strlen(buf));
    }

    return 0;
}
0

1 件の回答 1

13

[2016-02-16 21:40 誤読していたところがあったので修正しました。書き込み-オフセット更新間の操作がアトミックに行われないのが問題なのではなく、オフセット更新がアトミックに行われない (オフセットが少しずつ増える) のが問題でした]

Linux カーネル 3.14 より前のバージョンに存在するバグのようです。
手元の write(2) の man ページ に以下の記述がありました。共有するファイルデスクリプタに同時に write() を実行した場合、書き込みとオフセットの変更がアトミックに行われず、書き込み位置が被ることがあるとのことです。

BUGS

According to POSIX.1-2008/SUSv4 Section XSI 2.9.7 ("Thread Interactions with Regular File Operations"):

All of the following functions shall be atomic with respect to each other in the effects specified in POSIX.1-2008 when they operate on regular files or symbolic links: ...

Among the APIs subsequently listed are write() and writev(2). And among the effects that should be atomic across threads (and processes) are updates of the file offset. However, on Linux before version 3.14, this was not the case: if two processes that share an open file description (see open(2)) perform a write() (or writev(2)) at the same time, then the I/O operations were not atomic with respect updating the file offset, with the result that the blocks of data output by the two processes might (incorrectly) overlap. This problem was fixed in Linux 3.14.

2
  • ありがとうございます。なんと、3.14とは割と最近ですね。これを読む限りそれまでずっとそうだったようですね。
    – aosho235
    Commented 2016年2月16日 2:51
  • 1
    Ubuntuの3.2と3.19のカーネルで比較したら挙動が大きく違いました。 Commented 2016年2月16日 4:23

この質問に回答するには、ログインする必要があります。

求めていた回答ではありませんか? のタグが付いた他の質問を参照する。