Question

我了解到默认情况下，程序中的I / O是缓冲的，即它们从临时存储器提供给请求程序。我知道缓冲可以提高IO性能（可能通过减少系统调用）。我已经看到了禁用缓冲的例子，例如C中的setvbuf。两种模式之间有什么区别？何时应该使用另一种模式？

Answer 1

如果要确保在继续之前已写入输出，则需要无缓冲输出。一个例子是C运行时库下的标准错误 - 默认情况下，这通常是无缓冲的。由于错误（希望）很少发生，因此您希望立即了解错误。另一方面，标准输出是缓冲的，因为它假设会有更多的数据通过它。

另一个例子是日志库。如果您的日志消息保存在进程的缓冲区中，并且您的进程转储核心，则很有可能永远不会写入输出。

此外，不仅系统调用最小化，而且磁盘I / O也是如此。假设一个程序一次读取一个字节的文件。使用无缓冲输入，你会为每个字节输出（相对非常慢）磁盘，即使它可能必须在整个块中读取（磁盘硬件本身可能有缓冲区，但你仍然要去磁盘控制器）这将比内存访问慢。

通过缓冲，立即将整个块读入缓冲区，然后从（内存中，速度极快）缓冲区传送单个字节。

请记住，缓冲可以采用多种形式，例如以下示例：

+-------------------+-------------------+
| Process A         | Process B         |
+-------------------+-------------------+
| C runtime library | C runtime library | C RTL buffers
+-------------------+-------------------+
|               OS caches               | Operating system buffers
+---------------------------------------+
|      Disk controller hardware cache   | Disk hardware buffers
+---------------------------------------+
|                   Disk                |
+---------------------------------------+

Answer 2

当您已经准备好写入磁盘的大量字节序列并希望避免额外的复制到中间的第二个缓冲区时，您需要无缓冲输出。

缓冲输出流会将写入结果累积到中间缓冲区，只有在累积了足够的数据（或请求flush()）时才将其发送到OS文件系统。这减少了文件系统调用的数量。由于文件系统调用在大多数平台上都很昂贵（与短memcpy相比），因此在执行大量小写操作时，缓冲输出是一个净赢。当您已经有大缓冲区要发送时，无缓冲输出通常会更好 - 复制到中间缓冲区不会进一步减少OS调用次数，并引入了额外的工作。

无缓冲输出无与确保数据到达磁盘有关;该功能由flush()提供，适用于缓冲和非缓冲流。无缓冲的IO写入不保证数据已到达物理磁盘 - 操作系统文件系统可以无限期地保留数据副本，从不将数据写入磁盘（如果需要）。调用flush()时，只需将其提交到磁盘。（请注意，close()将代表您致电flush()。

缓冲与无缓冲IO

2 个答案: