9、缓冲I/O：原理、性能优化与标准I/O库使用

缓冲I/O：原理、性能优化与标准I/O库使用

1. 块与I/O性能

在I/O操作中，块是一个关键的抽象概念，所有磁盘操作都以块为单位进行。因此，当I/O请求在块对齐的边界上以块大小的整数倍发出时，I/O性能最佳。例如，读取单个字节1024次，比一次性读取1024字节所需的系统调用次数大幅增加，会导致性能显著下降。即使操作的大小大于块大小，如果不是块大小的整数倍，性能也可能不佳。

以 dd 命令为例，以下两个命令完成相同的两兆字节复制任务：

dd bs=1 count=2097152 if=/dev/zero of=pirate
dd bs=1024 count=2048 if=/dev/zero of=pirate

第一个命令以单字节块进行复制，需要约两百万次读写操作；第二个命令以1024字节块进行复制，读写操作次数减少了1024倍。性能提升非常明显，具体数据如下表所示：
| 块大小 | 实时时间 | 用户时间 | 系统时间 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1字节 | 18.707秒 | 1.118秒 | 17.549秒 |
| 1024字节 | 0.025秒 | 0.002秒 | 0.023秒 |
| 1130字节 | 0.035秒 | 0.002秒 | 0.027秒 |

从表中可以看出，使用1024字节块比单字节块有巨大的性能提升。同时，使用非块大小整数倍的块大小（如1130字节），尽管系统调用次数减少，但会导致未对齐的请求，效率低于1024字节请