UNIX(编程-IO操作):13---文件I/O之（I/O的效率）

一、来看一个例子

• 下面的程序从标准输入获取数据，然后将内容输出到标准输出中：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

#define BUFFSIZE 4096

int main()
{
    int n;
    char buf[BUFFSIZE];

    while((n = read(STDIN_FILENO, buf, BUFFSIZE)) > 0)
        if(write(STDOUT_FILENO, buf, n) != n)
            perror("write error");

    if(n > 0)
        perror("read error");

    return 0;
}

• 运行效果如下： 

 

• 程序说明：
  • 它从标准输入读、写到标准输出，这就界定它执行本程序之前，这些标准输入、输出已由shelle安排好。确实，所有常用的UNIX系统shell都提供了一种方法，它在标准输入上打开一个文件用于读，在标准输出创建（或重写）一个文件。这使得程序不必打开输入和输出文件，并允许用户利用shell的I/O重定向功能
  • 考虑到进程终止时，UNIX系统内核会关闭进程的所有打开的文件描述符，因此本程序并不关闭输入和输出文件
  • 对UNIX系统内核而言，文本文件和二进制代码文件并无区别，所以本程序对这两种文件都有效

二、缓冲区的取值分析

• 上面的程序read()和write()用到的缓冲区大小由定义的BUFFSIZE常量决定
• 下面显示了用20种不同的缓冲区长度，读516581760字节的文件所得到的的结果

• 测试环境：我们运行上面的程序，其标准输出被重定向到/dev/null上，测试的文件系统为ext4文件系统，磁盘块长度为4096字节（磁盘块长度由st_blksize表示，参阅：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/90111212）。这也证明了上图中系统CPU时间的几个最小值差不多出现在BUFFSIZE为4096及以后的位置，继续增加缓冲区的长度对此时间几乎没有影响

三、预读技术

• 大多数文件系统为改善性能都采用某种预读（read ahead）技术。当检测到正进行顺序读取时，系统就试图读入比应用程序要求的更多数据，并假想应用很快就会读这些数据
• 预读的结果可以从上图看出，缓冲区长度小至32字节的时钟时间比拥有较大缓冲区长度时的时钟时间几乎一样

四、总结

• 在其他文件中我们还会回到这一例子当中，其中：
  • “说明同步写的效果”一文中引用到本文：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/88945356
  • “比较不带缓冲的I/O时间与标准I/O库所用的时间”一文中引用到本文：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/89359442