[英]How to ascertain that using the _IONBF macro with the setvbuf function, file operations are slow
我想有一个明确的例子,实际上在 setvbuf 函数中使用 _IONBF 宏,文件中的写入操作(流)直接发生,而不使用缓冲区。 如果我在我的文件系统(SSD 内存)中做这个实验,我不会看到任何写入延迟,因为它是一个非常快的设备,但如果我使用软盘来做这个,我将不得不看到,当我运行程序时,我的终端的命令提示符,写入软盘结束后立即释放。
为什么在我看来仍然通过缓冲区进行写入?
注意:在程序字符串中,我复制/粘贴了一个很长的文本(1.44 MB 字符); 所以如果你想尝试这个实验(除了软盘驱动器),你必须填充足够的字符串以降低在设备上的写入速度。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
FILE *fp;
char string[] = "here goes a very long text .... enough to fill a floppy disk!";
fp = freopen("/Volumes/FLOPPY/file.txt", "w", stdout);
setvbuf(fp, NULL, _IONBF, 0);
printf("%s", string);
printf("\nEND OF FILE");
fclose(fp);
return(0);
}
printf()
函数可能会将您的请求映射到单个write()
调用,不使用缓冲,但也不会减慢速度。 如果想看不缓冲的效果,使用单字符I/O:
for (int i = 0; string[i] != '\0'; i++)
putc(string[i], fp);
对于无缓冲 I/O,这将显示差异,因为每次调用putc()
需要一个write()
系统调用,因为只有一个字节可用于处理。
请注意,下面的代码不适用于字符串——它适用于字节数组(无空终止符)。 差异对性能并不重要; 它确实需要在处理数据时稍加注意。
该代码还使用常规fopen()
而不是在stdout
上使用freopen()
。 同样,这不会(极不可能)对性能产生重大影响。
slow11.c
#include <stdio.h>
#define FLOPPY_SIZE (2 * 80 * 18 * 512) // 2 sides, 80 tracks, 18 sectors, 512 bytes
int main(void)
{
char string[FLOPPY_SIZE];
for (size_t i = 0; i < FLOPPY_SIZE; i++)
string[i] = (i % 64) + '0';
const char filename[] = "floppy.data";
FILE *fp = fopen(filename, "w");
setvbuf(fp, NULL, _IONBF, 0);
for (size_t i = 0; i < FLOPPY_SIZE; i++)
putc(string[i], fp);
fclose(fp);
return(0);
}
slow61.c
我还通过删除setvbuf()
行从slow11.c
创建了一个程序slow61.c
。
fast89.c
#include <stdio.h>
#define FLOPPY_SIZE (2 * 80 * 18 * 512) // 2 sides, 80 tracks, 18 sectors, 512 bytes
int main(void)
{
char string[FLOPPY_SIZE];
for (size_t i = 0; i < FLOPPY_SIZE; i++)
string[i] = (i % 64) + '0';
const char filename[] = "floppy.data";
FILE *fp = fopen(filename, "w");
setvbuf(fp, NULL, _IONBF, 0);
fprintf(fp, "%.*s", FLOPPY_SIZE, string);
fclose(fp);
return(0);
}
timecmd
程序是一个自制程序; -u
选项以微秒为单位报告时间( -n
表示纳秒; -m
表示毫秒,整秒什么都没有)。 它主要用于长时间运行的程序,它有助于了解命令何时开始,以便您可以猜测它何时完成(这就是它报告开始和完成信息的原因)。 您可以改用(POSIX 标准) time
; 输出格式会有所不同。
$ for i in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0; do timecmd -u -- fast89; timecmd -u slow61; timecmd -u slow11; done
2020-03-01 07:58:05.964614 [PID 14492] fast89
2020-03-01 07:58:05.978391 [PID 14492; status 0x0000] - 0.013777s
2020-03-01 07:58:05.986902 [PID 14494] slow61
2020-03-01 07:58:06.058328 [PID 14494; status 0x0000] - 0.071426s
2020-03-01 07:58:06.066949 [PID 14496] slow11
2020-03-01 07:58:09.788096 [PID 14496; status 0x0000] - 3.721147s
2020-03-01 07:58:09.795178 [PID 14498] fast89
2020-03-01 07:58:09.806464 [PID 14498; status 0x0000] - 0.011286s
2020-03-01 07:58:09.813784 [PID 14500] slow61
2020-03-01 07:58:09.882777 [PID 14500; status 0x0000] - 0.068993s
2020-03-01 07:58:09.890567 [PID 14502] slow11
2020-03-01 07:58:13.689083 [PID 14502; status 0x0000] - 3.798516s
2020-03-01 07:58:13.696225 [PID 14504] fast89
2020-03-01 07:58:13.708219 [PID 14504; status 0x0000] - 0.011994s
2020-03-01 07:58:13.715447 [PID 14506] slow61
2020-03-01 07:58:13.784190 [PID 14506; status 0x0000] - 0.068743s
2020-03-01 07:58:13.791485 [PID 14508] slow11
2020-03-01 07:58:17.495425 [PID 14508; status 0x0000] - 3.703940s
2020-03-01 07:58:17.502710 [PID 14510] fast89
2020-03-01 07:58:17.514147 [PID 14510; status 0x0000] - 0.011437s
2020-03-01 07:58:17.521541 [PID 14512] slow61
2020-03-01 07:58:17.589657 [PID 14512; status 0x0000] - 0.068116s
2020-03-01 07:58:17.596818 [PID 14514] slow11
2020-03-01 07:58:21.253654 [PID 14514; status 0x0000] - 3.656836s
2020-03-01 07:58:21.260930 [PID 14516] fast89
2020-03-01 07:58:21.272169 [PID 14516; status 0x0000] - 0.011239s
2020-03-01 07:58:21.279587 [PID 14518] slow61
2020-03-01 07:58:21.348507 [PID 14518; status 0x0000] - 0.068920s
2020-03-01 07:58:21.355832 [PID 14520] slow11
2020-03-01 07:58:25.041571 [PID 14520; status 0x0000] - 3.685739s
2020-03-01 07:58:25.048497 [PID 14522] fast89
2020-03-01 07:58:25.059680 [PID 14522; status 0x0000] - 0.011183s
2020-03-01 07:58:25.066855 [PID 14524] slow61
2020-03-01 07:58:25.135246 [PID 14524; status 0x0000] - 0.068391s
2020-03-01 07:58:25.142421 [PID 14526] slow11
2020-03-01 07:58:28.853268 [PID 14526; status 0x0000] - 3.710847s
2020-03-01 07:58:28.860497 [PID 14528] fast89
2020-03-01 07:58:28.872152 [PID 14528; status 0x0000] - 0.011655s
2020-03-01 07:58:28.879254 [PID 14530] slow61
2020-03-01 07:58:28.947534 [PID 14530; status 0x0000] - 0.068280s
2020-03-01 07:58:28.955126 [PID 14532] slow11
2020-03-01 07:58:33.236459 [PID 14532; status 0x0000] - 4.281333s
2020-03-01 07:58:33.243709 [PID 14534] fast89
2020-03-01 07:58:33.260364 [PID 14534; status 0x0000] - 0.016655s
2020-03-01 07:58:33.267575 [PID 14536] slow61
2020-03-01 07:58:33.336602 [PID 14536; status 0x0000] - 0.069027s
2020-03-01 07:58:33.344791 [PID 14538] slow11
2020-03-01 07:58:37.065292 [PID 14538; status 0x0000] - 3.720501s
2020-03-01 07:58:37.072215 [PID 14540] fast89
2020-03-01 07:58:37.083717 [PID 14540; status 0x0000] - 0.011502s
2020-03-01 07:58:37.090785 [PID 14542] slow61
2020-03-01 07:58:37.158659 [PID 14542; status 0x0000] - 0.067874s
2020-03-01 07:58:37.165790 [PID 14544] slow11
2020-03-01 07:58:41.024668 [PID 14544; status 0x0000] - 3.858878s
2020-03-01 07:58:41.032007 [PID 14566] fast89
2020-03-01 07:58:41.043518 [PID 14566; status 0x0000] - 0.011511s
2020-03-01 07:58:41.053114 [PID 14568] slow61
2020-03-01 07:58:41.128938 [PID 14568; status 0x0000] - 0.075824s
2020-03-01 07:58:41.136826 [PID 14570] slow11
2020-03-01 07:58:44.971013 [PID 14570; status 0x0000] - 3.834187s
$
它并不需要太多的技巧地看到, slow11
代码需要大约300倍,只要fast89
代码,也不是说非缓冲的关键因素,因为slow61
仅约6-7倍,慢如fast89
。
在运行 macOS Mojave 10.14.6 和 SSD 并使用 GCC 9.2.0 的 MacBook Pro 上进行测试。
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