Linux I/O缓冲
1:两类I/O函数的缓冲机制
1.1 系统调用(System call)
这类代表就是read/write等系统函数,它们是不带缓冲的,这里的缓冲指的是进程缓冲,在内核到磁盘之间还是有内核缓冲的。
1.2 标准I/O
这类代表就是fread/fwrite等函数,它们带有进程缓冲,可移植性强,最后还是通过read/write函数实现的。
2:两种缓冲的作用
首先要了解一下写一条内容到文件中的过程,以标准I/O的fwrite为例,首先将buffer拷贝到进程缓冲区,fwrite函数即刻就返回,标准I/O检查进程缓冲区是否填满,如是,将进程缓冲区内容拷贝至内核缓冲区,内核查看内核缓冲区是否填满,如是,将内核缓冲区内容通过磁盘I/O写入到磁盘块中。
缓冲的主要作用是提高I/O的效率,缓冲分为两种,一种是标准I/O有的进程缓冲,一种就是大家都有的内核缓冲。
进程缓冲(注:系统调用没有此机制):此缓冲是为了防止频繁调用系统调用而设置的,提高了系统调用的效率,因为将数据从用户空间拷贝到内核缓冲区需要进行角色切换,这个过程比较耗时。
内核缓冲:此缓冲是为了防止频繁调用磁盘I/O而设置的,如果没有内核缓冲区,系统调用直接将内容写到磁盘块中会频繁调用磁盘I/O,磁盘I/O的效率是很低的(硬件磁盘多样,且相比于CPU的写入动作来讲超级慢,所以CPU必定会花很多时间等待磁盘的数据录入,造成效率低下),有了内核缓冲区就可以先将数据暂存在这里,达到阈值之后一次性写入到磁盘块中。
那么什么时机会将缓冲的数据进行冲洗呢?
3:冲洗缓冲区
3.1 无缓冲
read/write就是属于无缓冲的,常见的例子就是向stderr输出,会立即输出到终端设备。
3.2 行缓冲
所谓行缓冲就是遇见换行符就会刷新缓冲区将数据输出,如标准输入和标准输出就是遇见换行符就会将数据输入或写入内核。
标准输出:printf("xxxx\n"),默认输出是遇见"\n"就向终端打印,如果是printf("xxxx"),xxxx是留在缓冲区的,直到缓冲区填满或进程退出(退出会调用fflush)才输出到终端。
标准输入:scanf("%d",&d),标准输入在键入换行符之前数据都暂存在内核缓冲区中,直到键入换行符才将内核缓冲区的数据写入到磁盘块中。
3.3 全缓冲
一般的写入磁盘文件都属于全缓冲,一定要等到缓冲区填满才将数据写到文件中。