C++多进程下使用文件锁互斥执行压缩进程

文章目录

- 0. 引言
- 1. 解决方案
- 2. 文件锁相比信号量的优势
- 3. 示例代码compress_log.cpp
- 4. 流程图
- 5. 总结

0. 引言

在多进程环境中，每个进程都会生成自己的日志文件，并独立进行gzip压缩。尽管每个进程压缩的频率和时间可能不同，但由于系统的运行特性，极少数情况下多个进程可能同时尝试压缩各自的日志文件。这种情况下，如果不加以控制，可能会导致多个压缩实例同时进行，从而引起CPU使用率瞬间超过阈值，甚至可能导致系统发生不可控行为。

1. 解决方案

为了避免多个进程同时压缩日志文件所引发的潜在问题，我们需要引入一种有效的同步机制来控制压缩实例的并发性。文件锁作为一种经典的同步解决方案，在这种场景下尤为适用。文件锁能够确保在任何时刻只有一个进程能够持有特定文件的锁，从而有效地限制并发压缩实例的数量，确保系统资源的合理利用和稳定运行。

2. 文件锁相比信号量的优势

持久性和跨进程支持： 文件锁能够在不同的进程之间进行同步和互斥控制，而且通常是持久性的，即使系统重启后仍然有效。
不受单个进程生命周期限制： 文件锁不像信号量在进程结束时释放，而是可以持久化存在；任意进程异常终止时仍能保持一致性。
简单易用： 文件锁具备简单易用的接口。
粗粒度文件控制： 文件锁可以控制文件级别的访问，使得可以精确地控制对于文件资源的并发访问。

3. 示例代码compress_log.cpp

以下是使用文件锁在C++中实现压缩日志的示例代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <cerrno>
#include <cstring>// 函数声明
void compress_log(const std::string& log_file_name);
void compress_log_safety(const std::string& log_file_name);// 全局变量
std::mutex log_mutex;// 压缩日志的具体逻辑
void compress_log(const std::string& log_file_name) {std::string gz_file_name = log_file_name + ".gz";// 打开源文件std::ifstream source(log_file_name, std::ios::binary);if (!source) {std::cerr << "Failed to open source file: " << std::strerror(errno) << std::endl;return;}// 打开目标文件（使用gzFile，这里简化处理）auto gzdest = std::unique_ptr<gzFile_s, decltype(&gzclose)>(gzopen(gz_file_name.c_str(), "wb"), gzclose);if (!gzdest) {std::cerr << "Failed to open destination file" << std::endl;source.close();return;}// 复制数据从源到目标constexpr std::size_t buffer_size = 1024;char buffer[buffer_size];int bytes_read;while ((bytes_read = source.readsome(buffer, buffer_size)) > 0) {if (gzwrite(gzdest.get(), buffer, bytes_read) != bytes_read) {std::cerr << "Failed to write to destination file" << std::endl;source.close();return;}}// 关闭文件source.close();// 删除原始日志文件if (std::remove(log_file_name.c_str()) != 0) {std::cerr << "Failed to remove original log file: " << std::strerror(errno) << std::endl;}
}// 使用文件锁来保证安全地压缩日志
void compress_log_safety(const std::string& log_file_name) {std::lock_guard<std::mutex> lock(log_mutex);// 打开锁文件int lock_fd = open("/tmp/log_lockfile", O_CREAT | O_RDWR, 0644);if (lock_fd == -1) {std::cerr << "Failed to open lock file: " << std::strerror(errno) << std::endl;return;}// 锁定文件if (flock(lock_fd, LOCK_EX) == -1) {std::cerr << "Failed to lock file: " << std::strerror(errno) << std::endl;close(lock_fd);return;}// 在锁定状态下执行压缩日志操作compress_log(log_file_name);// 解锁并释放文件锁flock(lock_fd, LOCK_UN);close(lock_fd);
}int main() {std::string log_file = "example.log";compress_log_safety(log_file);return 0;
}