应用缓冲技术能很明显的提高系统效率。内核与外围设备的数据交换,内核与用户空间的数据交换都是比较费时的,使用缓冲区就是为了优化这些费时的操作。其实核心到用户空间的操作本身是不buffer的,是由I/O库用buffer来优化了这个操作。比如read本来从内核读取数据时是比较费时的,所以一次取出一块,以避免多次陷入内核。
应用内核缓冲区的 主要思想就是一次读入大量的数据放在缓冲区,需要的时候从缓冲区取得数据。
管理员模式和用户模式之间的切换需要消耗时间,但相比之下,磁盘的I/O操作消耗的时间更多,为了提高效率,内核也使用缓冲区技术来提高对磁盘的访问速度。磁盘是数据块
的集合,内核会对磁盘上的数据块做缓冲。内核将磁盘上的数据块复制到内核缓冲区中,当一个用户空间中的进程要从磁盘上读数据时,内核一般不直接读磁盘,而
是将内核缓冲区中的数据复制到进程的缓冲区中。当进程所要求的数据块不在内核缓冲区时,内核会把相应的数据块加入到请求队列,然后把该进程挂起,接着为其
他进程服务。一段时间之后(其实很短的时间),内核把相应的数据块从磁盘读到内核缓冲区,然后再把数据复制到进程的缓冲区中,最后唤醒被挂起的进程。
注:理解内核缓冲区技术的原理有助于更好的掌握系统调用read&write,read把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区,write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区,它们不等价于数据在内核缓冲区和磁盘之间的交换。
从理论上讲,内核可以在任何时候写磁盘,但并不是所有的write操作都会导致内核的写动作。内核会把要写的数据暂时存在缓冲区中,积累到一定数量后再一
次写入。有时会导致意外情况,比如断电,内核还来不及把内核缓冲区中的数据写道磁盘上,这些更新的数据就会丢失。
应用内核缓冲技术导致的结果是:提高了磁盘的I/O效率;优化了磁盘的写操作;需要及时的将缓冲数据写到磁盘。
——《UNIX-LINUX编程实践教程》
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