1 个多线程的文件描述符，显示 losf 上的多个打开文件

Question

我有一个程序，一次有大约 200 个线程处于活动状态。当我打开一个 fd 时，我知道它是在线程之间共享的。

在/proc/[pid]/fd 中，我实际上只能看到 1 个 fd，但是在查看所有打开的文件时，使用 lsof 我可以看到每个线程都打开了该文件。 （例如，同一个文件显示 200 次，相同的 pid，不同的 tid）

这是什么原因？

另外，我需要不同的线程写入同一个文件（不同的位置）。使用这个 1 fd 线程安全吗？ （对我来说没有意义，但如果文件已经每个线程打开一次，如lsof 所示，它可能是安全的）。

Answer 1

lsof 列出每个“线程”的文件，因为 Linux 线程由于底层操作系统设计而不是真正的线程。

Linux 上的第一个线程是"LinuxThreads"：

在 Linux 操作系统中，LinuxThreads 是部分 POSIX 线程的实现。此后已被 Native POSIX Thread Library (NPTL).1 主要开发者 LinuxThreads 是 Xavier Leroy。

LinuxThreads 有很多问题，主要是由于 实现，它使用克隆系统调用来创建一个新的 进程共享父地址空间。例如，线程有 不同的进程标识符，导致信号处理问题； LinuxThreads 使用信号 SIGUSR1 和 SIGUSR2 进行线程间 协调，这意味着这些信号不能被程序使用。

为了改善这种情况，启动了两个相互竞争的项目 开发替代品； NGPT（下一代 POSIX 线程）和 NPTL。 NPTL 胜出，今天与绝大多数 Linux 一起提供 系统。

LinuxThreads 被 NPTL - Native POSIX Thread Library 取代。但是仍然缺乏实际的、完整的内核级线程：

设计

NPTL 使用与 LinuxThreads 类似的方法，因为 内核已知的主要抽象仍然是一个进程，而新的 线程是使用 clone() 系统调用创建的（从 NPTL 调用 图书馆）。

大多数时候，Linux 缺乏完整的内核级线程这一事实并不明显。

操作系统如何处理并发处理并不重要。

但这就是为什么lsof 将文件列为由多个“进程”打开的原因。因为它是。只是这些“进程”与许多其他资源共享相同的地址空间。

请注意，“共享资源”之一是打开文件描述符的当前偏移量 - 如果您在一个线程中更改偏移量，那么您会为进程中的所有线程更改它。

如果需要从多个线程通过一个文件描述符打开的文件写入，您可以使用the pwrite() function 原子地写入文件中的任意位置，而不考虑描述符的当前偏移量：

#include <unistd.h>

ssize_t pwrite(int fildes, const void *buf, size_t nbyte,
       off_t offset);

...

pwrite() 函数应等效于 write()，除了 它写入给定位置并且不更改文件偏移量 （不管是否设置了O_APPEND）。前三个参数 pwrite() 与 write() 相同，但增加了第四个 参数offset 用于文件内的所需位置。一次尝试 对无法搜索的文件执行pwrite() 导致错误。

注意在Linux上，如果你用O_APPEND打开文件，pwrite() is broken：

BUG

POSIX 要求打开带有O_APPEND 标志的文件应该 对pwrite() 写入数据的位置没有影响。 但是，在 Linux 上，如果使用 O_APPEND 打开文件，pwrite() 将数据附加到文件的末尾，而不管 偏移量。