Linux系统IO模型

1、linux文件系统和缓存

文件系统接口

文件系统—一种把数据组织成文件和目录的存储方式，提供了基于文件的存取接口，并通过文件权限控制访问。

存储层次

文件系统缓存

主存（通常时DRAM）的一块区域，用来缓存文件系统的内容，包含各种数据和元数据。

 

2、深入Linux文件IO机制

标准文件访问方式

标准文件IO流程图

直接IO

实现方式

open + O_DIRECT = 绕过内核缓冲区的直接访问，便有效避免了CPU和内存的多余时间开销。

直接绕过IO绕过缓存，不会出现write成功数据丢失的情况，血案不再重演。

注意：直接IO的缺点就是如果访问的数据不在应用程序缓存中，那么每次数据都会直接从磁盘进行加载，这种直接加载会非常缓慢！

通常直接IO跟异步IO结合使用会得到较好的性能。

 

缓存同步

为了保证磁盘系统与缓冲区中内容一致，Linux系统提供了sync、fsync和fdatasync三个函数。

函数描述：向打开的文件写数据；成功返回写入的字节数，若出错，返回-1。

头文件：

#include <unistd.h>

int fsync(int fd);

int fdatasync(int fd);

void sync(void);

说明：

sync ---将所有修改过的块缓冲区排入写队列，然后就返回，它并不等待实际写磁盘操作结束。

fsync --- 将fd对应的文件的块缓冲区立即写入磁盘，并等待实际写磁盘操作结束返回。

fdatasync --- 类似fsybc，但只影响文件的数据部分。除数据外，fsync还会同步更新文件属性。

 

解决之道

 

更深一层次的思考

1、如何设计IO读写的尺度，提高IO的效率

2、如何理解随机IO和顺序IO

3、高并发如何提高IO的效率和并发处理能力。