File#flock

`File#flock`

BIGLOBE と CGI であそぼう! (STEP11, ファイルの共有制御について)
flock.rb.gz : ここでの製作物

web page のカウンタや掲示板のデータが壊れているのって, 見たことないですか? 昔, 自作のカウンタを付けていたときは, 極たまにゼロにリセットされていることがありました. クラックされたってのは考えにくいので, 多分ファイル操作がうまくいかなくて, データが失われてしまったのかと思います.

こういう「壊れたデータ」を見る機会が増えると, 「計算機でもミスることがあるんだな」という雰囲気が蔓延してきているように感じるのですが, ちょっと待て, 果してそういうものなんでしょうか? 知識として flock という関数があることは知ってましたが, 正しい使い方を知りませんでした. なので, 正しい flock の使い方を調べて, それで正しく動くかどうかテストしてみました.

やることは web page のカウンタと同じで, 以下の通りです.

ファイルから数字を読む
数字を +1 する
ファイルに数字を保存する

これを, 複数のスレッドで同時に行い, きちんと動作するかを調べます. 上の作業に flock を加えてもう少し詳しく書くと, 次のようになります.

ファイルを読み書き可能 (r+) で開く
ファイルをロック (exclusive lock, 排他ロック)
ファイルから数字を読む
数字を +1 する
ファイルポインタを先頭へ移動する
ファイルに数字を保存する
ファイルを閉じる (アンロックは暗黙に行われる)

ファイルを閉じる前に明示的にアンロックすると, もしファイルに書き出されていないデータがバッファに残っているときに, マズイことが起こるそうです. もし明示的にアンロックするなら, その前にバッファをフラッシュする必要があるそうです.

以上を元にして作ってみたスクリプトが, 次のものです. $number_of_threads 個のスレッドを作り, 各スレッドでは $number_of_iteration 回だけ数えます. 最終的に表示される数字が, 両者の積に一致すれば OK. 実行にあまりにも時間がかかるときには, $number_of_iteration の数字を減らしてみて下さい.

#!/usr/local/bin/ruby
# flock00.rb : test for flock
# 1999/12/20 11:28:15 msato
# $Id: flock.uhtml,v 1.3 2000-01-04 17:28:36+09 msato Exp $

require 'thread'

$fname = 'count.dat'
$number_of_threads = 5
$number_of_iteration = 3000
$indent = "\t"

def count(num)
  $number_of_iteration.times do
    open($fname, "r+") do |f|
      f.flock(File::LOCK_EX) # <==== lock
      count = f.gets.to_i + 1
      f.rewind
      f.print count
#      f.flock(File::LOCK_UN) # <==== unlock
      $stderr.print $indent * num, count, "\n"
    end
  end
end

begin
  open($fname, "w") do |f|
    f.print "0"
  end
rescue
  $stderr.print "Cannot open #{fname}\n"
  exit 1
end

th = []
0.upto ($number_of_threads - 1) do |num|
  th[num] = Thread.start { count(num) }
end

0.upto ($number_of_threads - 1) do |num|
 th[num].value
end

print "Count = #{$number_of_threads * $number_of_iteration}\n"
File::delete($fname)

ファイル操作は count 関数で行ってます. ここの f.flock(File::LOCK_EX) や f.flock(File::LOCK_UN) をいじって試してみて下さい. 私が試したところでは, 結果は次の通りでした.

ロックのみ (アンロックは暗黙) : OK
ロック + 明示的なアンロック : OK
ロックなし : NG (かなり悲惨な状況 ;-)

明示的なアンロックをしても動作に問題がなかったのは, データが高々数バイトという小さなものだったからですかねぇ…

そうそう, 全てのスレッドが終了するまで待つために, ここでは, スレッドが停止するまで待つ Thread#value を評価しています. 他に方法はあるのでしょうか?

などと書いておきながら, マニュアルをよく読んで見るとそのものずばりの Thread#join を発見 (^^; でも, なんで join なんだろう…

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