22、深入理解多缓冲区与信号量机制

深入理解多缓冲区与信号量机制

1. 多缓冲区基础

在数据处理程序中，常见的操作模式是从输入文件读取数据，处理后再写入输出文件。例如，处理文本文件的程序通常逐行读取输入、处理该行并输出一行结果。对于文本文件， read 和 write 函数常被标准 I/O 函数 fgets 和 fputs 替代。

下面是一个典型的处理数据的循环示例：

while ( (n = read(fdin, buff, BUFFSIZE)) > 0 )  {
    /* 处理数据 */
    write(fdout, buff, n);
}

可以用一个函数 reader 从输入文件读取数据，另一个函数 writer 将数据写入输出文件，使用一个缓冲区来完成这个操作，如下图所示：

graph LR
    A[input file] --> B(reader())
    B --> C(buffer)
    C --> D(writer())
    D --> E[output file]

假设读取操作耗时 5 个时间单位，写入操作耗时 7 个时间单位，读写之间的处理时间为 2 个时间单位，其时间线如下：
| 时间 | 操作 |
| ---- | ---- |