另外，有些应用程序需要自己管理 I/O 缓存的（如数据库系统），那么就需要使用 直接I/O 了。 直接I/O 直接I/O 就是对用户进行的 I/O 操作直接与块设备进行交互，而不进行缓存。...直接I/O 实现 当调用 open() 系统调用时，在 flags 参数指定 O_DIRECT 标志即可使用 直接I/O。我们从 虚拟文件系统 开始跟踪 Linux 对 直接I/O 的处理过程。...if (filp->f_flags & O_DIRECT) // 如果标记了使用直接IO goto o_direct; ......() 函数, // 而 ext2_direct_IO() 函数直接调用了 generic_direct_IO() 函数 retval = mapping->a_ops->...调用真实文件系统的 direct_IO() 接口对 直接I/O 进行处理。 map_user_kiobuf() 函数属于内存管理部分，可以参考之前的 内存管理 相关的文章进行分析，这里就不重复了。
标准文件访问方式 ---- 直接IO方式 OPEN +O_DIRECT = 绕过内核缓冲区的直接访问，有效避免了CPU和内存的多余时间开销。要求内存边界对齐。...直接IO，绕过缓存，不会出现write成功数据丢失情况。...注意：直接IO的缺点就是如果访问的数据不在应用程序缓存中，那么每次数据都会直接从磁盘进行加载，这种直接加载会非常慢，通常直接IO跟异步IO结合使用会得到较好的性能。...---- 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。...---- Linux文件IO流程图 内核中会有一个线程，不断地将高速页缓冲区中的数据写入到物理磁盘中。
导语 | 本文主要以一张图为基础，向大家介绍Linux在I/O上做了哪些事情，即Linux中直接I/O原理，希望本文的经验和思路能为读者提供一些帮助和思考。...引言 我们先看一张图： 这张图大体上描述了Linux系统上，应用程序对磁盘上的文件进行读写时，从上到下经历了哪些事情。这篇文章就以这张图为基础，介绍Linux在I/O上做了哪些事情。...wrn3552@novadev:~/playground$ stat file 文件：file 大小：0 块：0 IO 块：4096 普通空文件设备...ZFS保证写操作事务采用的是copy on write的方式： 当block B有修改变成B1的时候，普通的文件系统会直接在block B原地进行修改变成B1。...Multi-Queue Block IO Queueing Mechanism (blk-mq) Details_Details) 多队列调度可以参考Block layer introduction part
今天我们要学习的是基础IO部分，主要涉及内存和外设之间的数据交互。接下来，就让我们共同探讨这部分内容吧，那我们就开始吧！...本文章重点： 复习C文件IO相关操作 认识文件相关系统调用接口 认识文件描述符,理解重定向 对比fd和FILE，理解系统调用和库函数的关系 理解文件系统中inode的概念 认识软硬链接，对比区别 认识动态静态库...一个文件如果没有被打开，可以直接对该文件进行访问吗？不能，一个文件要被访问，必须得先被打开。打开工作由用户+OS完成。 是不是所有在磁盘上的文件都被打开了？不是！...3.read函数 read函数是Linux下的一个系统调用接口，C语言的fread函数的底层就是read。作用为从一个特定的文件流中读取内容。...4.close函数 close函数也是Linux下的一个系统调用接口，C语言的fclose底层就是close。 参数 fd：就是调用open时的返回值，本质是第一个文件描述符。
本文将结合用户态的接口以及内核态的实现剖析文件IO。...Reference: The Linux Programming Interface: Chapter 4/14/15, Kernel/fs 通用接口 通用IO包含open/read/write/close...文件创建标志 - 创建以及后续IO的选项，不可读写。...因为这个原因，写操作并不能实时的进行持久化，需要linux使用journal机制来保证文件系统的崩溃一致性，然而journal机制本身又需要进行flush。...read/write操作不一定直接调用read/write，可能是iter；write操作也无法保证实时更新到磁盘上。 close时，文件描述符的释放先进行，然后才进行实际文件的释放。
fdset 从用户态拷贝到内核态，在高并发下是个巨大的性能开销（可优化为不拷贝）； 调用 select 阻塞后，用户进程虽然没有轮询，但在内核还是通过遍历的方式来检查 fd 的就绪状态（可通过异步 IO...唤醒的方式）； select 只返回已就绪 fd 的数量，用户线程还得再遍历所有的 fd 查看哪些 fd 已准备好了事件（可优化为直接返回给用户进程数据已就绪的 fd 列表）。...在 Linux 2.4 内核前主要是 select 和 poll，自 Linux 2.6 内核正式引入 epoll 以来，epoll 已经成为了目前实现高性能网络服务器的必备技术。...内核可以直接看到 epoll 监听的句柄，效率高。 红黑树：红黑树将存储 epoll 所监听的套接字。...以下是一个简单的 Java AIO 示例 import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer
综上，既然讨论 Linux 下的 IO 操作，自然是跳过 stdio 库的用户态这一堆东西，直接讨论系统调用层面的概念了。对 stdio 库的 IO 层有兴趣的同学可以自行去了解。...所以后面的讨论基本上是讨论 IO 相关的系统调用和文件系统Page Cache的一些机制。 Linux内核中的IO栈 这一小节来看 Linux 内核的 IO 栈的结构。先上一张全貌图[4]： ?...设备层，通过 DMA 与内存直接交互，完成数据和具体设备之间的交互 结合这个图，想想Linux系统编程里用到的Buffered IO、mmap(2)、Direct IO，这些机制怎么和 Linux IO...mmap(2)直接把Page Cache映射到了用户态的地址空间里了，所以mmap(2)的方式读文件是没有第二次拷贝过程的。那Direct IO做了什么？...这个机制更狠，直接让用户态和块 IO 层对接，直接放弃Page Cache，从磁盘直接和用户态拷贝数据。好处是什么？
Linux 中主要有五种IO模式：阻塞IO, 非阻塞IO, IO 多路复用，信号驱动IO和异步IO; 如果从同步非同步，阻塞非阻塞角度来看，又可以分为：同步阻塞IO, 同步非阻塞IO，异步阻塞IO和异步非阻塞...IO; 每种IO模型，都有自己的使用模式，他们对于特定的应用程序都有自己的优点：其简单分布如下图所示 ?...每种IO模型都有自己的使用场景，他们对于特定的应用程序都有自己的优点； 具体可参考：https://blog.csdn.net/tjiyu/article/details/52959418 XXX TO-DO
Linux下Buffered IO默认使用的是Write back机制，即文件操作的写只写到Page Cache就返回，之后Page Cache到磁盘的更新操作是异步进行的。...我个人是没有用过文件锁的，系统设计的时候一般会避免多个执行流写一个文件的情况，或者在代码逻辑上以mutex加锁，而不是直接加锁文件本身。...磁盘的性能测试 在具体的机器上跑服务程序，如果涉及大量IO的话，首先要对机器本身的磁盘性能有明确的了解，包括不限于IOPS、IO Depth等等。...一般SSD的IO Depth都在32甚至更高，使用32或者64个线程才能跑满一个SSD磁盘的带宽（同步IO情况下）。 具体的SSD原理不在本文计划内，这里给出一篇详细的参考文章[7]。...写在最后 每天抽出不到半个小时，零零散散地写了一周，这是说是入门都有些谬赞了，只算是对Linux下的IO机制稍微深入的介绍了一点。
Linux Asynchronous I/O Explained (Last updated: 13 Apr 2012) ***********************************...Linux kernel provides only *5* system calls for performing asynchronoes I/O....There are two main libraries in Linux that facilitate AIO, we will refer to them as *libaio* and *librt...Types and constants exported to the user space reside in "/usr/include/linux/aio_abi.h" header file....原文链接：https://www.fsl.cs.sunysb.edu/~vass/linux-aio.txt
#include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include<assert....
比如寄存器缓存CPU Cache的数据，CPU Cache L1~L3层视具体实现彼此缓存或直接缓存内存的数据，而内存往往缓存来自本地磁盘的数据。...图中描述了Linux下文件操作函数的层级关系和内存缓存层的存在位置。中间的黑色实线是用户态和内核态的分界线。...在Linux下，文件的缓存习惯性的称之为Page Cache，而更低一级的设备的缓存称之为Buffer Cache....综上，既然讨论Linux下的IO操作，自然是跳过stdio库的用户态这一堆东西，直接讨论系统调用层面的概念了。对stdio库的IO层有兴趣的同学可以自行去了解。...所以下篇的讨论基本上是讨论IO相关的系统调用和文件系统Page Cache的一些机制。 （未完待续...）
前言 Linux 文件 IO 操作指的是在 Linux 系统上对文件进行读取和写入的操作。它是通过与文件系统交互来读取和写入文件中的数据。...在 Linux 中，文件被视为一系列字节的有序集合，每个文件都有一个相关联的文件描述符，用于标识该文件的唯一标识符。文件 IO 操作允许程序从文件读取数据或将数据写入文件。...文件 IO 操作通常包括以下几个主要方面： open函数 int open(char *pathname, int flags); -->#include 参数： pathname...与睡眠状态相对的是运行状态，在Linux内核中，处于运行状态的进程分为两种状态： 正在被调度执行。...od_tcx filename 查看文件的16进制 应用场景： 1.文化的 读，写使用同一偏移位置 2.使用lseek获取文件大小 3.使用lseek拓展文件大小，要想使文件大小真正拓展，必须要引起IO
Linux 标准 I/O（Standard I/O）库提供了一组函数，用于进行高级别的文件输入和输出操作。它建立在底层文件 I/O 系统调用之上，为开发者提供了更方便、更高级别的文件处理方式。...以下是一些常用的 Linux 标准 I/O 库函数： 1. 文件指针 标准 I/O 使用 FILE 结构表示文件流，通过文件指针（FILE*）进行操作。...\n"); perror("An error occurred"); return 0; } 以上是 Linux 标准 I/O 库的一些高级特性，包括缓冲机制、输入输出重定向和文件描述符的复制
文件系统 文件描述符 一个进程默认打开三个文件描述符 STDIN_FILENO 0 STDOUT_FILENO 1 STDERR_FILENO 2 新打开文...
前言： 在刚开始学习Linux的时候，我们记住了Linux下一切皆文件，我们通过这篇文章来深入了解Linux下文件的构成及应用。...✈️三个文件流 刚开始接触Linux的时候，我们都知道有句话叫做：Linux下一切皆文件，那么键盘、显示器、网卡、声卡等等这些对于Linux来说都是文件！ ...我们使用Linux都知道，想要对一个文件进行操作，我们必须要打开一个文件，这是必须的。但是为什么 显示器文件、键盘文件 这些文件我们并不需要直接打开就可以直接使用呢？...当我们使用C语言运行一个程序的时候，操作系统会默认将这三个流给打开，于是，我们使用printf、scanf、gets、puts等接口时可以直接使用。 ...为了方便，Linux给我们提供了一个接口，dup2： 直接一段代码来看用法： #include #include #include #include
其实是有的，在网络编程中，select poll 只支持LT工作模式，而epoll除了LT工作模式外，还支持ET工作模式，不同的工作模式对应着不同的就绪事件通知策略，LT模式是这些IO接口的默认工作模式...其实异常事件大部分也都是读事件，不过也有写事件，所以处理异常的逻辑我们直接放到读方法和写方法里面即可，当有异常事件到来时，直接去对应的读方法或写方法里面执行对应的逻辑即可。...其实在tcpServer.hpp讲解完毕之后，Reactor网络库的重点就已经实现完毕了，也就是网络IO层面上的处理连接到来，处理网络数据传输的工作，已经大功告成了。...connection内的对应方法即可，是读事件就调用读方法，是写事件就调用写方法，是异常事件，则在读方法或写方法中处理IO的同时，顺便处理掉异常事件。...我们今天所实现的服务器是半同步半异步的，半同步是说Reactor既保证了就绪事件的通知，同时又负责了IO，半异步指的是，今天的服务器还实现了业务处理。
前言 本文介绍了系统IO、fd、重定向等内容。...一个文件如果没有被打开，它可以直接被访问吗？ 答：不能！！！一个文件要被访问，必须先被打开fopen —— 文件访问 是 用户进程 + OS。...为什么这里.test没有直接打印出结果呢？ 答：fd = 1对应的是标准输出，即我们将要打印的内容写到标准输出。...中基础IO的相关概念。...本文作者目前也是正在学习Linux的相关的知识，如果文章中的内容有错误或者不严谨的部分，欢迎大家在评论区指出，也欢迎大家在评论区提问、交流。
Linux基础IO 零、前言 一、C语言文件IO 1、C库函数介绍 2、stdin/stdout/stderr 二、系统文件IO 1、系统调用介绍 2、系统调用和库函数 三、文件描述符 1、open返回值...FILE文件结构体里的缓冲区 如果是直接运行，即没有发生输出重定向时，向显示屏文件的刷新机制是行缓冲（遇到\n则刷新），即立即将缓冲数据给刷新，fork之后没有什么作用 当发生重定向到普通文件时...中缓冲区存有数据，当fork之后，子进程会与父进程代码共享，数据各有一份（刷新就是写入，发生写时拷贝），程序结束退出时强制刷新数据，所以库函数调用的都输出了两次 write 为系统接口无缓冲机制，就直接将数据刷新...注意： OS内核区实际上也是有缓冲区的，当我们刷新用户缓冲区的数据时，并不是直接将用户缓冲区的数据刷新到磁盘或是显示器上，而是先将数据刷新到操作系统缓冲区，然后再由操作系统将数据刷新到磁盘或是显示器上...*_lock; #ifdef _IO_USE_OLD_IO_FILE }; 2、文件系统 命令 ls -l 查看文件信息： [root@localhost linux]# ls -l 总用量
由图可见，从系统调用的接口再往下，Linux下的IO栈致大致有三个层次： 1.文件系统层，以 write(2) 为例，内核拷贝了write(2)参数指定的用户态数据到文件系统Cache中，并适时向下层同步...3.设备层，通过DMA与内存直接交互，完成数据和具体设备之间的交互 结合这个图，想想Linux系统编程里用到的Buffered IO、mmap(2)、Direct IO，这些机制怎么和Linux IO栈联系起来呢...mmap(2)直接把Page Cache映射到了用户态的地址空间里了，所以mmap(2)的方式读文件是没有第二次拷贝过程的。那Direct IO做了什么？...这个机制更狠，直接让用户态和块IO层对接，直接放弃Page Cache，从磁盘直接和用户态拷贝数据。好处是什么？...Linux 2.4还要求是文件系统逻辑块的整数倍）。
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