文件I/O

直接使用系统调用的缺点:

影响系统性能

系统调用比普通函数调用开销大，因为系统调用要进行用户空间和内核空间的切换。

系统调用一次所能读写的数据量大小，受硬件的限制。

解决方案:使用带缓冲功能的标准I/O库，以减少系统调用的次数。 例如: fwrite、fread、fopen、fclose、fseek、fflush

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文件系统接口

文件系统缓存

标准文件访问方式

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直接IO方式

示例:

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#define _GNU_SOURCE#include #include #include #include #include #include #include #include #define TOTAL 10//直接IO要考虑到硬件特性//磁盘最基本的单位是扇区，一个扇区512字节#define BUF_LEN 512int writeToFile(int fd,const char* buf,int len) {int wlen = 0;if ((wlen = write(fd, buf, len)) < 0) {fprintf(stderr,"write to %d failed,reason:%s.\n",fd,strerror(errno));return -3;}return wlen;}int main(int argc, char** argv) {//const char* TEXT = "This is a test.\n";char* buf = NULL;//buf = (char*)malloc(BUF_LEN); //地址要是512的倍数——内存边界对齐posix_memalign((void**)&buf,512,BUF_LEN);strcpy(buf,"This is test.\n");const char* filename = "./io_test.txt";int fd = 0;int i = 0;fd = open(filename,O_RDWR | O_TRUNC | O_CREAT | O_DIRECT);if (fd < 0) {fprintf(stderr, "fopen %s failed,reason:%s.\n exit\n",filename,strerror(errno));return -1;}for (i = 0; i < TOTAL; i++) {if (writeToFile(fd, buf, BUF_LEN) < 0) {fprintf(stderr,"write to %s failed,reason: %s.\n exit\n",filename,strerror(errno));//return -2;}printf("%d\n",i+1);}printf("finished.\n");//printf("Start to sleep 30 second....\n");if (buf)free(buf);close(fd);return 0;}

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直接IO和标准方式进行对比

**示例:**测试20s内对同一文件的读取次数0

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#define _GNU_SOURCE#include #include #include #include #include #include #include #include #define BUF_SIZE 512int main(int argc, char** argv) {char* buf = NULL;const char* filename = "./open_compare.txt";int fd = -1;time_t start;time_t cur;int rlen = 0;int ret = 0;static int read_total = 0;ret = posix_memalign((void**)&buf,512,BUF_SIZE);if (ret)fprintf(stderr,"posix_memalign failed.reason:%s\n",strerror(errno));start = time(NULL);do {read_total++;//fd = open(filename, O_RDWR | O_DIRECT);fd = open(filename,O_RDWR);if (fd < 0) { fprintf(stderr, "fopen %s failed,reason:%s.\n exit\n", filename, strerror(errno));return -1;}do {if ((rlen = read(fd, buf, BUF_SIZE)) < 0) {fprintf(stderr, "read to %s failed,reason: %s.\n exit\n", filename, strerror(errno));}} while (rlen>0);close(fd);cur = time(NULL);} while ((cur-start) < 20);printf("total time:%d\n",read_total);return 0;}

直接IO

标准方式

(高速页缓存，多次读取速度快。)

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O_SYNC

缓存同步

为了保证磁盘系统与缓冲区内容一致，Linux系统提供了sync,fsync,fdatasync三个函数。

函数描述:向打开的文件写数据，成功返回写入的字节数，出错则返回-1。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#includeint fsync(int fd);int fdatasync(int fd);void sync(void);

说明:

sync——将所有修改过的块缓冲区排入写队列，然后就返回，它并不等待实际写磁盘操作结束。fsync——将fd对应文件的块缓冲区立即写入磁盘，并等待实际写磁盘操作结束返回。fdatasync——类似fsync,但只影响文件的数据部分。而除数据外，fsync还会同步更新文件属性。

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Linux文件IO流程图