UNIX中write操作是否原子？pread/pwrite原子性原理疑问

嘿，刚好对APUE里这段内容很熟悉，来给你拆解清楚这些问题：

1. CPU会不会在write执行中途切换？write是原子操作吗？ #

首先明确：CPU确实可能在进程执行过程中切换，但write系统调用的原子性取决于你写入的数据大小和目标文件类型。

对于常规磁盘文件来说：

• 当你写入的数据量小于等于PIPE_BUF（通常是4096字节，不同系统可能有差异）时，内核会保证这个write操作是原子的——也就是说，内核会一次性把所有数据写入文件，不会在中途被其他进程的write打断。所以你说的线程A写"aaaaa"、线程B写"bbbbb"的场景，因为数据量远小于PIPE_BUF，最终结果只会是aaaaabbbbb或者bbbbbaaaaa，绝对不会出现aabbbbbaaa这种交错的情况。
• 但如果写入的数据量超过PIPE_BUF，内核会把写入拆分成多次完成，这时候就可能被其他进程的write打断，出现字节交错的情况。

另外要注意：write是系统调用，进入内核态后，内核会负责调度和保证符合条件的原子性，用户进程不用操心这部分的同步。

2. pread/pwrite的原子性是怎么实现的？ #

首先要搞清楚：pread和pwrite的原子性，指的是*「指定偏移量」+「读/写操作」这两个动作是原子的*，而不是说读/写本身的原子性（读/写本身的原子性还是遵循上面说的PIPE_BUF规则）。

它们的原子性不是通过用户态的mutex或lock实现的，而是内核层面直接提供的保证：

• 当你调用pwrite(fd, buf, len, offset)时，内核会直接使用你传入的offset作为读写位置，并且不会修改文件描述符的当前偏移量。整个过程是一次性完成的，不会出现像lseek+write那样，两个系统调用之间被其他进程打断的情况。
• 举个例子：如果两个进程同时用pwrite写入同一个文件的不同偏移位置，它们的操作不会互相干扰；如果都写同一个偏移位置，那后执行的会覆盖先执行的，但每个pwrite的写入动作本身还是符合原子性规则的。

回到你最开始的代码问题：那段lseek+write的逻辑在多进程下出问题，就是因为两个系统调用之间可能被内核调度打断，导致其他进程先写入文件，当前进程再写入时就不是追加到原来的末尾了。如果要实现原子追加，除了用pwrite（需要自己获取正确的偏移量，不过其实更推荐的是用O_APPEND标志打开文件，这时候write会自动原子性地追加到文件末尾）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者choxsword