Linux Write API 简介

2019-01-08 Tuesday    


之前其实已经介绍过,Linux 中有条设计原则,”一切都是文件” 。

对于文件的操作除了 open() close() 之外,使用比较多的就是 read()write() 函数了,为了适配不同的应用场景,实际上,Linux 还提供了 writev() pwrite() 之类的函数。

那么,这些函数的区别、使用场景是什么。

简介

可以通过 man 3 write 或者 man 2 writev 查看详细的介绍,这里仅简单将 write 相关的函数摘抄出来。

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fildes, const void *buf, size_t nbyte);
ssize_t pwrite(int fildes, const void *buf, size_t nbyte, off_t offset);

#include <sys/uio.h>
ssize_t writev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt);
ssize_t pwritev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, off_t offset);

三类都是将数据写入到文件,包括了磁盘、网络等等,只要是可以抽象成文件的都可以。

其区别是针对不同的应用场景,用户可以根据场景选择相应的函数使用。

write VS. pwrite

可以直接通过 man 3 write 查看,其中关于 pwrite 的部分摘抄如下。

The pwrite() function shall be equivalent to write(), except that it writes into a given position without changing the file pointer. The first three arguments to pwrite() are the same as write() with the addition of a fourth argument offset for the desired position inside the file.

也就是说,pwrite() 会直接跳转到 offset 处,然后继续读取 nbyte 个字节,不过这不会影响到原文件的偏移量。这对于多线程的读写会比较友好,此时不会相互影响读写文件时的 offset 。

write VS. writev

简单来说,write() 用来写入连续数据块,而 writev 会写入分散的数据块,当然,两个函数的最终结果都是将内容写入连续的空间。

注意,使用 writev() 类似的函数时,为了保证兼容性,其中 iovcnt 参数最好不要超过 IOV_MAX 大小,该值在 <limits.h> 头文件中定义。

问题

通过 writev() 的出发点是好的,减少了系统调用的次数,提高了效率。

但是在使用时需要注意,对于 socket 来说,如果单次无法写完,对于非阻塞来说,此时会返回 EAGAIN 错误,需要在下次写入时重新计算基址和长度。

对于 write() 函数来说很简单,而 writev() 返回的是字节数,但是入参却是 iovec ,也就意味着此时需要重新计算 iovec 了,包括了写入的数据可能会在某个 iovec 的中间位置。

总结

一般来说 write() 函数要比 writev() 函数的效率高。

那么,最为高效的方法是预先分配好连续的内存空间,然后直接通过 write()函数写入。

当然,如果预先无法评估所需的最大内存,那么当超过当前内存时可以通过 realloc() 再次分配,如此一来,会造成内存空间利用率低的问题,且 realloc() 很可能带来潜在的内存拷贝开销。



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