文件的多进程读写
问题描述：
跟踪用户设备时发现网管配置文件snmp.conf出现过几次文件内容丢失的情况，实验室环境也同样出现过，多出现在恢复配置，重启时，难以重现，没有规律。
重现模型：
在实际使用中较难重现，因此考虑通过实验来放大问题，找出原因。
1. 编写test可执行程序，功能是修改test.txt中的一个字段，并保存。
2. 编写test.sh脚本，无限循环执行test程序。
3. 分别开两个命令行窗口，执行test.sh，模拟文件的多进程读写模型。
拷机半分钟到一分钟后，就会出现test.txt文件内容被清空的情况，问题重现。
问题分析：
文件内容的修改，常用算法是先r只读模式读出文件内容，在字符串中修改文件内容，然后再通过w写模式打开文件，写入修改后的字符串，保存退出。如下图模型。
虽然做了实验重现了现象，还是觉得难以理解，fclose是如此的安全，甚至让我觉得对它有任何的怀疑都是一种亵渎。于是在如图A,B,C,D,E处分别做了sleep延时处理，然后另一进程进行文件修改操作。
实验后发现，问题出在D处。fclose的确是安全的，但是w模式不是。w模式打开文件后，文件长度被立即截断为0，而不是在fclose后才修改，此时另一进程读此文件就会发生读到空数据的问题。
进一步分析：
w模式是不安全的，那么同样常用的a模式呢。APUE 5.5 打开流 中提到
当用添加类型打开一文件后，则每次写都将数据写到文件的当前尾端处。如若有多个进程用标准I / O添加方式打开了同一文件，那么来自每个进程的数据都将正确地写到文件中。
那么Linux是如何保证a模式的多进程安全性呢。APUE 中提到
3.10 文件共享
如果用O_APPEND标志打开了一个文件，则相应标志也被设置到文件表项的文件状态标志中。每次对这种具有添写标志的文件执行写操作时，在文件表项中的当前文件位移量首先被设置为i节点表项中的文件长度。这就使得每次写的数据都添加到文件的当前尾端处。
3.11 原子操作
UNIX提供了一种方法是这种操作(文件写入)成为原子操做, 其方法就是在打开文件时设置O_APPEND标志。
上述内容让人对a模式的安全性有了一点信心，但是注意到文件写入最终是通过系统调用write实现的，系统调用本身是可能发生CPU进程调度的，那么Linux如何保证一次文件写入过程中不会被另一个写入进程插入呢。比如一个进程写入10个a，另一个进程写入10个b，如何保证这10个a和10个b之间不会互相交错呢。
APUE上没有找到对write原子性的明确描述，但是在 15.2 管道 中提到
在写管道时，常数PIPE_BUF规定了内核中管道缓存器的大小。如果对管道进行write调用，而且要求写的字节数小于等于PIPE_BUF，则此操作不会与其他进程对同一管道（或FIFO）的write操作穿插进行。但是，若有多个进程同时写一个管道（或FIFO），而且某个或某些进程要求写的字节数超过PIPE_BUF字节数，则数据可能会与其他写操作的数据相穿插。
可见，write的原子性其实还是有限制的，管道有PIPE_BUF的限制(PIPE_BUF值一般为512)，可以想见，普通文件应该也是有一个限制值，很难想象如果write个几G的数据都是原子操作的话系统会变成一个什么模样，因此，可以认为，在write较少的数据时，linux内核保证了它的原子性，但是一次写入数据较多时，write是可能被其他操作中途插入的。
结论：
文件的多进程读写并不是绝对安全的，因此，如果要保证一个文件的绝对安全，应该保证同一时刻仅有一个进程在打开它修改它，比较好的方法应该是syslog的做法，建立一个监听线程专门负责该文件写入，其他线程通过向该线程发送消息队列来写入数据，次一些的方法可以使用文件锁等。
对于不是非常关心文件安全的模块来说(如log模块)，则应该采用a模式的方法写入数据。
对于不适用于a模式的模块来说(如配置文件，需要修改配置文件，而不是从尾部添加)，则应尽量避免多进程读写同一文件，从这点意义上说，asterisk的ast_config模块同样存在该问题，一旦发生多进程读写，就有文件内容丢失的风险。
注意到文件丢失实际上是由w模式引起的，那么如果非要多进程修改文件，又不愿意专门新建线程写文件的话，可以通过以下方法折中处理规避文件内容丢失问题。
1. r+读写模式打开文件。
2. 读出文件内容到内存中。
3. 修改内存中内容。
4. 重定向到文件头部。
5. 写入修改后的文件内容。
6. 关闭文件。
7. 截断文件。
采用r+的文件打开方式，规避了w模式的弊端，另外结合截断函数实现对文件尾部的正确修改，截断函数原型如下：
NAME
truncate, ftruncate - truncate a file to a specified length
SYNOPSIS
#include
#include
int truncate(const char *path, off_t length);
int ftruncate(int fd, off_t length);
通过该方法修改上述模型，多进程执行test.sh后文件内容没有丢失。但是注意到，关闭文件和截断文件毕竟是两个函数，不是原子操作，因此中间是可能被其他操作中断或插入，但可以肯定的是，不会出现文件内容丢失的情况。