如何安全地写入文件？
想象一下，你有一个库可以用来处理某种XML文件或配置文件。这个库会把整个文件读到内存中，并提供一些方法来编辑内容。当你完成内容的修改后，可以调用一个write方法把内容保存回文件。问题是，怎么才能安全地做到这一点。
直接覆盖原来的文件（也就是开始写入原文件）显然是不安全的。如果write方法在完成之前出错，你就会得到一个半成品的文件，这样数据就丢失了。
一个更好的选择是先写入一个临时文件，等write方法完成后，再把这个临时文件复制到原文件。
这样，如果复制过程中出现问题，你仍然可以在临时文件中找到正确保存的数据。如果复制成功了，你就可以删除临时文件。
在POSIX系统上，我想你可以使用rename系统调用，这个操作是原子性的（也就是说要么全部成功，要么全部失败）。但在Windows系统上，你该怎么做呢？特别是，使用Python时，怎么处理这个问题比较好？
另外，还有没有其他安全写入文件的方法呢？
8 个回答
在Windows的API中，我发现了一个很不错的函数ReplaceFile，这个函数的名字就说明了它的功能，甚至还可以选择备份文件。你总是可以通过DeleteFile和MoveFile这两个函数组合来实现类似的效果。
总的来说，你想做的事情是非常好的。我想不出有什么更好的写入方案。
如果你想要遵循POSIX标准并且确保数据安全，你需要：
- 先写入一个临时文件
- 刷新并使用
fsync这个文件（或者用fdatasync） - 把临时文件重命名为原来的文件名
需要注意的是，调用fsync可能会对性能产生不可预测的影响——在Linux的ext3文件系统上，可能会因为其他的输入输出操作而导致磁盘读写停顿几秒钟。
另外要知道，在POSIX标准中，rename 并不是一个原子操作——至少在你期望的文件数据方面不是。不过，大多数操作系统和文件系统通常会这样工作。但看起来你错过了关于Ext4和文件系统原子性保证的一个很大的讨论。我不太确定具体的链接在哪里，但这里有个起点： ext4和数据丢失。
不过要注意，在很多系统上，重命名操作在实际使用中是相对安全的。然而，想要在所有可能的Linux配置中同时获得性能和可靠性是有点困难的！
如果先写入一个临时文件，然后再重命名这个临时文件，大家通常会认为这些操作是相互依赖的，并且会按顺序执行。
问题在于，大多数文件系统将元数据和数据分开。重命名操作只是涉及元数据。虽然听起来可能很糟糕，但文件系统更看重元数据而不是数据（比如HFS+或Ext3、Ext4中的日志记录）！原因是元数据相对轻量，如果元数据损坏，整个文件系统都会损坏——文件系统必须首先保护自己，然后再保护用户的数据。
Ext4在最初发布时打破了对rename的期望，不过后来添加了一些启发式的方法来解决这个问题。问题并不是重命名失败，而是重命名成功。Ext4可能成功注册了重命名，但如果在此之后发生崩溃，可能会导致文件数据未能写入。结果就是生成一个长度为0的文件，既没有原始数据也没有新数据。
所以简而言之，POSIX并没有这样的保证。想了解更多信息，请阅读链接中的Ext4文章！
如果你查看Python的文档，会发现它明确提到os.rename()是一个原子操作。这意味着在你的情况下，先把数据写入一个临时文件，然后再把它改名为原来的文件是非常安全的。
还有一种方法可以这样操作：
- 假设原文件是abc.xml
- 创建一个abc.xml.tmp文件，并把新数据写入这个文件
- 把abc.xml改名为abc.xml.bak
- 把abc.xml.tmp改名为abc.xml
- 在新的abc.xml放好后，删除abc.xml.bak
这样你就有了abc.xml.bak这个备份文件，如果临时文件或复制过程中出现任何问题，你可以用它来恢复。