比较和交换符合POSIX的文件系统对象

Question

POSIX兼容的操作系统可以通过文件系统对象（文件和文件夹）以原子方式执行多项操作。以下是此类presumably atomic operations的列表：

• 重命名或移动文件或文件夹
• 创建硬链接
• 创建符号链接
• 创建文件夹
• 创建并打开一个空文件

是否可以构建基于这些操作来操作文件的比较和交换算法？

假设我们有几个进程在单个文件上执行并发读/写。文件的特点是其修订版。假设修订版已添加到文件名中，并且文件的符号链接可由进程用来读取它。这些进程不能（由于某些原因）与互斥锁，信号量等同步，但它们能够创建辅助文件和文件夹。他们是否能够对文件执行基于修订的比较和交换修改（创建新文件，创建和重命名符号链接），这意味着如果多个进程同时修改它，一个将成功，其余将成功失败了一些错误代码？

算法必须能够抵抗算法任何步骤中任何进程的突然终止。

Answer 1

哦，小伙子。

假设每个进程都可以访问唯一标识符，以避免破坏对称性的问题。这是一次性共识对象的无等待实现。

1. 创建一个具有唯一名称的目录。
2. 在该目录中创建一个文件，其名称是创建过程的输入。
3. 将目录重命名为共识对象的名称。除非这是第一次重命名，否则这将失败。
4. 列出我们尝试重命名自己的目录。内部文件的名称是共识决定。

现在可以simulate an arbitrary object in a wait-free manner使用分布式计算中的标准结果。有趣的垃圾收集= P

Answer 2

如果在原子操作列表中考虑fcntl（2），则可以轻松构建常规互斥原语。我使用flock（1）命令行工具定期在shell脚本中执行此操作。 （flock（1）是util-linux-ng软件包的一部分。）

flock（2）不是由POSIX指定的，而是fcntl（2）。我认为flock（1）在某些情况下可能会使用fcntl（2）（例如NFS）。

所以算法类似于：

• 1. 对某个文件执行非阻塞fcntl（），该文件对于您要操作的资源是唯一的。这可能是数据文件本身，也可能是每个进程同意用作互斥对象的空文件。
• 2a上。如果fcntl成功，则交换文件中的数据。
• 2B。如果fcntl不成功，请不要触摸数据文件。
• 1. 释放文件上的fcntl。

你当然可以做一个阻塞的fcntl（2），但是没有办法知道每个进程阻塞和唤醒的顺序，所以这是否合适取决于应用程序。

请注意，fcntl（2）是建议性的，因此不会阻止对数据文件进行不必要的操作。