Linux系统编程第13章-文件I/O缓冲

1.对于IO，内核会维持一个缓冲，当调用read或者write系统调用时，不是直接写入磁盘或者从磁盘读取，而是先写入内核缓冲区，或者从内核缓冲区读取，内核会找合适的时机将缓冲区的数据写入磁盘。这样就可以减少磁盘操作，实现系统调用的快速返回。

2.stdio库的缓冲：

标准C语言的IO函数库stdio在user space提供了一个cache，用来减少系统调用的次数。当调用stdio的函数库比如fwrite，会将数据暂时写入自己的缓存，等达到一定的数量，再调用系统调用写入内核。

stdio库提供了函数可以设置缓冲的形式：

#include <stdio.h>
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);//return 0 success.

FILE为打开的文件，buf为预先分配的内存，如果设置为NULL，则系统会自动分配一块内存。size为buf的大小。mode为_IONBF（不进行io缓冲）,_IOLBF（行缓冲，每一行缓冲一次）, _IOFBF（全缓冲，buf满的时候调用系统调用）.

#include <stdio.h>
void setbuf(FILE *stream, char *buf);
相当于调用如下：
setvbuf(stream, (buf != NULL) ? _IOFBF : _IONBF, BUFSIZE);//BUFSIZE定义于stdio.h文件。
还有一个系统调用，可以指定size：
#define _BSD_SOURCE
void setbuffer(FILE *strem, char *buf, size_t size);

刷新stdio缓冲区：

#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream)//将stdio的缓存刷入内核，如果stream为NULL，则刷新所有stdio缓冲区。

3.控制文件IO的内核缓冲：

IO同步分两种情况，

a.数据完整：只把数据和数据有关的信息同步到磁盘

b.文件完整：将所有的数据和文件信息都同步到磁盘

#include <unistd.h>
int fsync(int fd);//将内核缓冲中的数据同步到磁盘，同步到文件完整状态。
int fdatasync(int fd);//同步到数据完整状态
void sync(void)//会使包含更新文件信息的所有内核缓冲区刷新到磁盘上，

在open系统调用的时候也有sync的标志位。

fd = open(pathname, O_WRONLY | O_SYNC);//此标志位会在每次write系统调用的时候将数据刷新到磁盘，达到文件完整状态。一般不建议用，对系统性能影响非常大。另外除了O_SYNC标志位，还提供了两个更细致化的标志位O_DSYNC（同步到数据完整状态）, O_RSYNC（读操作时保持数据完整状态）

4.就IO模式向内核提出建议：

#define _XOPEN_SOURCE 600
#include <fcntl.h>

int posix_fadvise(int fd, off_t offset, off_t len, int advice);//可以利用此函数来向内核建议缓存的大小。P201

5.绕过缓冲区告诉缓存，直接IO

在open时可以指定O_DIRECT标志，则会实现直接IO.一般不用，对系统性能影响巨大。

6.混合使用库函数和系统调用进行文件IO

#include <stdio.h>
int fileno(FILE *stream)//从FILE获得fd。下面函数是从fd获得stdio的FILE流。
FILE *fdopen(int fd, const char *mode)//mode参数与fopen函数中的mode参数含义相同，需要与fd的mode保持一致，不然会失败。