多进程下使用文件锁互斥压缩业务

文章目录

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

cpp 复制代码

#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;
}

4. 流程图

以下是压缩日志的简化流程图，展示了从获取文件锁到压缩日志文件的过程：
Start Open Lock File Lock File Compress Log Unlock File End

5. 总结

在多进程环境中，使用文件锁来实现对各自日志文件的安全访问和压缩是一种推荐的做法。文件锁能够有效控制并发压缩实例的数量，确保每次压缩操作的安全性和可靠性，从而避免潜在的竞态条件和数据不一致性问题的发生。