逆序存储文件(三)——文件内存映射

本文探讨了对于大文件逆序存储,传统方法在面对几M到几G文件时性能不足的问题。文章介绍了使用内存映射技术,通过创建文件句柄、映射对象句柄、映射到进程地址空间、操作、解除映射和关闭资源来实现文件操作,以提高读写性能。实验结果显示,内存映射方法在处理17M文本文件时的性能远超其他方法。需要注意的是,对内存映射原理的理解需要加强,并根据文件大小调整映射策略。

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        之前介绍的两种逆序存储文件的方法,由于性能问题,只适用于小文件的操作,如果源文件较大,几M,几百M,甚至几G,则需要使用文件内存映射的方式。我对内存映射的原理认识不深,也未做研究,我只知道,使用内存映射将文件映射到内存后,就可以直接通过操作映射的内存块来操作磁盘中的文件,避免了我们主动调用磁盘I/O(I/O过程被操作系统接管),从而提高了文件读写性能。

        文件内存映射的过程是:创建文件句柄(CreateFile)->创建文件映射对象句柄(CreateFileMapping)->将文件映射到进程地址空间(MapViewOfFile)->操作->解除映射内存(UnmapViewOfFile)->关闭资源句柄(CloseHandle),实例代码如下(逆序存储):

 

//FileMapping.h
#pragma once
#include <Windows.h>
#include <tchar.h>


class FileMapping
{
public:
	FileMapping();
	~FileMapping();

	void SetSrcFile(TCHAR* pSrcFile);
	void SetDestFile(TCHAR* pDestFile);

	bool DoTransfer();
private:
	bool InitSrcFileMapping();
	bool InitDestFileMapping();
	void UninitSrcFileMapping();
	void UninitDestFileMapping();
	bool ReverseCopy()const;
	bool IsEnCharacter(const char* pCh)const
	{
		if(!pCh) return false;
		return !(*pCh & 0x00000080);
	}

	TCHAR* m_pSrcFile;
	TCHAR* m_pDestFile;

	bool m_bInitSrc;
	HANDLE m_hSrcFile;
	HANDLE m_hSrcFileMapping;
	char* m_pStartSrcBlock;
	DWORD m_dwSrcBlock;

	bool m_bInitDest;
	HANDLE m_hDestFile;
	HANDLE m_hDestFileMapping;
	char* m_pStartDestBlock;

};

 

//FileMapping.cpp

#include "FileMapping.h"
#in
### 使用 Iozone 测试文件系统性能和磁盘 I/O 性能测评指标 Iozone 是一种功能强大的文件系统基准测试工具,用于评估磁盘 I/O 和文件系统的性能特性。它可以测量多种不同的文件操作模式及其对应的性能表现[^1]。 #### 具体可测试的内容 Iozone 支持广泛的文件操作测试,具体包括但不限于以下几个方面: - **顺序读 (Read)**:衡量从磁盘连续读取数据的速度。 - **顺序写 (Write)**:衡量向磁盘连续写入数据的速度。 - **重新读取 (Re-read)**:测试重复读取相同数据的效率,通常反映缓存机制的效果。 - **重新写入 (Re-write)**:测试覆盖已有数据的写入速度。 - **反向读取 (Read Backwards)**:模拟逆序访问文件的操作。 - **跨步读取 (Read Strided)**:测试跳跃式读取文件的能力。 - **随机读取 (Random Read)**:评估随机位置读取数据的性能。 - **随机写入 (Random Write)**:评估随机位置写入数据的性能。 - **预读取 (Pread)**:测试通过 `pread` 系统调用进行的文件读取性能。 - **内存映射读取 (Mmap Read)**:利用内存映射技术读取文件的性能。 - **异步读取 (AIO Read)** 和 **异步写入 (AIO Write)**:支持异步 I/O 的读写能力测试[^4]。 #### 常见测评指标 在使用 Iozone 进行测试时,可以通过以下关键指标来量化磁盘 I/O 或文件系统的性能: - **吞吐量 (Throughput)**:单位时间内完成的数据传输量(通常是 MB/s),适用于描述整体读写速率。 - **延迟 (Latency)**:单次 I/O 请求所需的时间,尤其对于随机读写的场景非常重要。 - **每秒输入输出次数 (IOPS, Input/Output Operations Per Second)**:表示每秒钟执行的 I/O 操作数量,适合评价高并发环境下的性能。 - **CPU 利用率**:间接反映文件系统或存储设备的工作负担。 - **缓冲区命中率 (Buffer Hit Rate)**:体现操作系统缓存策略的有效性。 #### 示例命令解析 以下是基于引用中的全面测试示例命令解释[^5]: ```bash ./iozone -s 16g -i 0 -i 1 -i 2 -a -y 4k -q 16384k -f /data/iozonefile -Rb /home/iozonefile_FT.xls ``` - `-s 16g`: 设置每次测试所使用的文件大小为 16GB。 - `-i 0`, `-i 1`, `-i 2`: 同时启用种测试模式——分别是顺序读 (`-i 0`)、顺序写 (`-i 1`) 和随机读写混合 (`-i 2`)。 - `-a`: 自动调整文件大小并运行多轮测试。 - `-y 4k`: 设定最小记录长度为 4KB。 - `-q 16384k`: 定义最大记录长度为 16MB。 - `-f /data/iozonefile`: 明确指定测试文件路径。 - `-Rb /home/iozonefile_FT.xls`: 输出 Excel 格式的报告到指定目录。 此命令涵盖了多个维度上的详尽测试,有助于深入理解目标存储介质的实际效能。 ### 结论 综上所述,Iozone 不仅提供了丰富的测试选项以适应多样化的应用场景需求,而且其产生的详细数据分析结果也为进一步优化文件系统配置奠定了坚实基础[^3]。
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