通常来说，文件I/O可以分为两种： Buffer I/O Direct I/O Buffer I/O 缓存 I/O 使用了操作系统内核的页缓存，保护了磁盘 缓存 I/O 减少读盘的次数，...提高了读取速度 总的来说，Buffer I/O为了提高读写效率和保护磁盘，使用了页缓存机制，不过由于页缓存处于内核空间，不能被应用程序（用户进程）直接寻址，所以还需要将页缓存数据再拷贝到内存对应的用户空间中...因此，Buffer I/O 中引入一类特别的操作叫做内存映射文件（mmap），它的不同点在于，中间会减少一层数据从用户地址空间到操作系统地址空间的复制开销 。...Java 中目前是没有直接支持 Direct I/O的，只支持Buffer I/O。...我们可以通过JNA 来实现其支持，linux通过将O_DIRECT标志传递给 open（）系统调用来实现对Direct I/O 的支持，不过直接操作磁盘，所有写入内存块数量必须是文件系统块大小的倍数，而且要与内存页大小对齐
在Linux系统中，我们经常用free命令来查看系统内存的使用状态。...buffer和cache是两个在计算机技术中被用滥的名词，放在不通语境下会有不同的意义。在Linux的内存管理中，这里的buffer指Linux内存的：Buffer cache。...在历史上，它们一个（buffer）被用来当成对io设备写的缓存，而另一个（cache）被用来当作对io设备的读缓存，这里的io设备，主要指的是块设备文件和文件系统上的普通文件。...Linux内核会在内存将要耗尽的时候，触发内存回收的工作，以便释放出内存给急需内存的进程使用。一般情况下，这个操作中主要的内存释放都来自于对buffer／cache的释放。...所以伴随着cache清除的行为的，一般都是系统IO飙高。因为内核要对比cache中的数据和对应硬盘文件上的数据是否一致，如果不一致需要写回，之后才能回收。
标准文件访问方式 ---- 直接IO方式 OPEN +O_DIRECT = 绕过内核缓冲区的直接访问，有效避免了CPU和内存的多余时间开销。要求内存边界对齐。...直接IO，绕过缓存，不会出现write成功数据丢失情况。...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慢，通常直接IO跟异步IO结合使用会得到较好的性能。...---- O_SYNC 缓存同步 为了保证磁盘系统与缓冲区内容一致，Linux系统提供了sync,fsync,fdatasync三个函数。...---- Linux文件IO流程图 内核中会有一个线程，不断地将高速页缓冲区中的数据写入到物理磁盘中。
今天我们要学习的是基础IO部分，主要涉及内存和外设之间的数据交互。接下来，就让我们共同探讨这部分内容吧，那我们就开始吧！...本文章重点： 复习C文件IO相关操作 认识文件相关系统调用接口 认识文件描述符,理解重定向 对比fd和FILE，理解系统调用和库函数的关系 理解文件系统中inode的概念 认识软硬链接，对比区别 认识动态静态库...文件在哪里——>文件在磁盘——>磁盘属于硬件，由操作系统进行管理——>所有人想访问磁盘都绕不开操作系统——>使用操作系统的接口——>提供文件级别的系统调用接口——>吧冉语言的文件操作接口都可以在Linux...3.read函数 read函数是Linux下的一个系统调用接口，C语言的fread函数的底层就是read。作用为从一个特定的文件流中读取内容。...4.close函数 close函数也是Linux下的一个系统调用接口，C语言的fclose底层就是close。 参数 fd：就是调用open时的返回值，本质是第一个文件描述符。
本文将结合用户态的接口以及内核态的实现剖析文件IO。...Reference: The Linux Programming Interface: Chapter 4/14/15, Kernel/fs 通用接口 通用IO包含open/read/write/close...文件创建标志 - 创建以及后续IO的选项，不可读写。...为用户态缓冲区 需要注意的是，read并不遵循C语言\0结尾的约定，因此应该显式在buffer末尾增加\0，buffer size >= count + 1 实现 在fs/read_write.c中可见相关部分代码...因为这个原因，写操作并不能实时的进行持久化，需要linux使用journal机制来保证文件系统的崩溃一致性，然而journal机制本身又需要进行flush。
在Linux的内存分配机制中，优先使用物理内存，当物理内存还有空闲时(还够用)，不会释放其占用内存，就算占用内存的程序已经被关闭了，该程序所占用的内存用来做缓存使用，对于开启过的程序、或是读取刚存取过得数据会比较快...有关linux内存机制参考： (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Linux 内存机制 Mem：表示物理内存统计。...2.2 Buffer Buffer：缓冲区，一个用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域。...在Free命令中显示的buffer和cache，它们都是占用内存： buffer : 作为buffer cache的内存，是块设备的读写缓冲区，更靠近存储设备，或者直接就是disk的缓冲区。...如果频繁访问到的文件都能被cache住，那么磁盘的读IO 必会非常小。
——>其实我们还可以发现 这个文件其实就是基类，而外设就是派生类，然后指针指向什么就调用什么对象，这就是多态，只不过Linux必须用C语言写，所以只能用函数指针来完成这个工作！！...4、理解了Linux的一切皆文件后，懂得了文件操作的底层，即使以后在使用其他语言的文件操作时对接口不熟，但只要给时间查一下，很快就会懂得怎么用了！！...——>因为人们在经过大量的工程实验后，发现我们总是或多或少要使用一些多态的特性，比如说写操作系统的人必然也是有可能开发语言的人，他在写的时候就意识到Linux里面很多虚拟化的东西，要不是你必须拿C去写，...——>因为很多地方需要对软件做分层，设置出各种虚拟化的场景（比如刚刚提到的文件虚拟系统就是，只不过Linux必须用C写，否则肯定用C++写更方便） ——>封装、继承、多态！...缓冲区的大小 #define FLUSH_NOW 1 //立刻刷新 #define FLUSH_LINE 2 //行刷新 #define FLUSH_ALL 4 //全刷新 typedef struct IO_FILE
Linux 中主要有五种IO模式：阻塞IO, 非阻塞IO, IO 多路复用，信号驱动IO和异步IO; 如果从同步非同步，阻塞非阻塞角度来看，又可以分为：同步阻塞IO, 同步非阻塞IO，异步阻塞IO和异步非阻塞...IO; 每种IO模型，都有自己的使用模式，他们对于特定的应用程序都有自己的优点：其简单分布如下图所示 ?...每种IO模型都有自己的使用场景，他们对于特定的应用程序都有自己的优点； 具体可参考：https://blog.csdn.net/tjiyu/article/details/52959418 XXX TO-DO
fdset 从用户态拷贝到内核态，在高并发下是个巨大的性能开销（可优化为不拷贝）； 调用 select 阻塞后，用户进程虽然没有轮询，但在内核还是通过遍历的方式来检查 fd 的就绪状态（可通过异步 IO.../linux/posix_types.h: # define __FD_SETSIZE 1024 此外在 Linux 内核中，select 所用到的 FD_SET 是有限的，即内核中有个参数...它主要在 Linux 操作系统上可用，而不是跨平台的，因此不适用于需要跨平台支持的应用程序。...在 Linux 2.4 内核前主要是 select 和 poll，自 Linux 2.6 内核正式引入 epoll 以来，epoll 已经成为了目前实现高性能网络服务器的必备技术。...以下是一个简单的 Java AIO 示例 import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer
而从步骤3到步骤5中间会涉及到大量 Linux IO 的原理，特别是Page Cache 和 Buffer Cache 等缓存。...Linux IO 缓存体系，stdio和内核缓存的区别，Page Cache和Buffer Cache的区别。 Buffered IO、mmap(2)、Direct IO的区别。...在Linux下，文件的缓存习惯性的称之为Page Cache，而更低一级的设备的缓存称之为Buffer Cache....所以后面的讨论基本上是讨论 IO 相关的系统调用和文件系统Page Cache的一些机制。 Linux内核中的IO栈 这一小节来看 Linux 内核的 IO 栈的结构。先上一张全貌图[4]： ?...设备层，通过 DMA 与内存直接交互，完成数据和具体设备之间的交互 结合这个图，想想Linux系统编程里用到的Buffered IO、mmap(2)、Direct IO，这些机制怎么和 Linux IO
Linux free命令查询剩余可用内存的最常用命令，其中 buffer 与 cache 有何区别呢？...米扑博客，专门总结了一篇博客《Linux free命令：buffer 与 cache 区别》，分享到CSDN 更多经典技术博客，请见我的米扑博客：https://blog.mimvp.com free...that has been "read" from the disk and stored for later use. buffers 就是存放要输出到disk（块设备）的数据，缓冲满了一次写，提高io...性能（内存 -> 磁盘） cached 就是存放从disk上读出的数据，常用的缓存起来，减少io（磁盘 -> 内存） buffer 和 cache，两者都是RAM中的数据。...简单来说，buffer是即将要被写入磁盘的，cache是被从磁盘中读出来的 1） buffer 缓冲 buffer是用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域。
1、通过free命令看Linux内存 ? total：总内存大小。 used：已经使用的内存大小（这里面包含cached和buffers和shared部分）。 free：空闲的内存大小。...2、Buffer和Cache介绍 ? Cache（缓存），为了调高CPU和内存之间数据交换而设计，Buffer（缓冲）为了提高内存和硬盘（或其他I/O设备的数据交换而设计）。...在Linux系统内部有一个守护进程会定期清空Buffer中的内容，将其写入硬盘内，当手动执行sync命令时也会触发上述操作。...3、常见症状 症状一：在Linux中频繁存取文件，物理内存很快用光，而cached一直在增长。...解释：Linux会对每次请求过的数据缓存在cache里，好处就是CPU的处理速度远远高于内存，所以在CPU和内存通讯的时候可以快速从cache中命中结果返回。 症状二：Swap被占用。
如果能够了解到这两个cache的本质,那么我们在分析io问题的时候可能会更加得心应手。 Page cache实际上是针对文件系统的,是文件的缓存,在文件层面上的数据会缓存到page cache。...Buffer cache是针对磁盘块的缓存,也就是在没有文件系统的情况下,直接对磁盘进行操作的数据会缓存到buffer cache中,例如,文件系统的元数据都会缓存到buffer cache中。...简单说来,page cache用来缓存文件数据,buffer cache用来缓存磁盘数据。...这个page的数量将会在top程序的buffer一栏中显示。...从上面的分析可以看出,2.6内核中的buffer cache和page cache在处理上是保持一致的,但是存在概念上的差别,page cache针对文件的cache,buffer是针对磁盘块数据的cache
不止是这些的C语言中的对于代码的修改，在Linux操作系统上的echo进行重定向，也能够对文件内容进行修改，所以输出重定向一定是文件操作，并且每次重定向写入的方式是先清空，再写入，其实根本上，这个输出重定向也就是按照...open函数的第一种方式代表的通常都是操作一些已经存在的文件，因为如果直接创建的话，在Linux操作系统中，我们不知道，我们创建的文件的权限是什么，所以说有的时候还会让我们创建的文件的权限出现乱码的情况...由于Linux操作系统一切皆文件，所以其中显示器，键盘的外设，也能够存在于sturct file链表中，所以就有了之前的0，1，2。 对于硬件来说的一切皆文件示意图。
Linux kernel provides only *5* system calls for performing asynchronoes I/O....) b) a buffer where the kernel should load events to (events varaiable) c) minimal number of events...This usually is the size of the events buffer (second 1 in our program) e) If not enough events are...user provided buffer were obtained from the kernel....原文链接：https://www.fsl.cs.sunysb.edu/~vass/linux-aio.txt
对应到Linux的Page Cache上所谓Write Through就是指write(2)操作将数据拷贝到Page Cache后立即和下层进行同步的写操作，完成下层的更新后才返回。...Linux下Buffered IO默认使用的是Write back机制，即文件操作的写只写到Page Cache就返回，之后Page Cache到磁盘的更新操作是异步进行的。...磁盘的性能测试 在具体的机器上跑服务程序，如果涉及大量IO的话，首先要对机器本身的磁盘性能有明确的了解，包括不限于IOPS、IO Depth等等。...一般SSD的IO Depth都在32甚至更高，使用32或者64个线程才能跑满一个SSD磁盘的带宽（同步IO情况下）。 具体的SSD原理不在本文计划内，这里给出一篇详细的参考文章[7]。...写在最后 每天抽出不到半个小时，零零散散地写了一周，这是说是入门都有些谬赞了，只算是对Linux下的IO机制稍微深入的介绍了一点。
) { while(1) { if (do_face() < 0) continue; do_exec(command); } return 0; } printf 是 C 库当中的 IO...FILE 因为IO相关函数与系统调用接口对应，并且库函数封装系统调用，所以本质上，访问文件都是通过fd访问的。 所以C库当中的FILE结构体内部，必定封装了fd。...]# stat test.c File: "test.c" Size: 654 Blocks: 8 IO Block: 4096 普通文件 Device: 802h/2050d Inode: 263715...其实在linux中可以让多个文件名对应于同一个 inode。...[root@localhost linux]# touch abc [root@localhost linux]# ln abc def [root@localhost linux]# ls -1i
本文介绍linux内存机制、虚拟内存swap、buffer/cache释放等原理及实操。 一、什么是linux的内存机制？...要深入了解linux内存运行机制，需要知道下面提到的几个方面： Linux系统会不时的进行页面交换操作，以保持尽可能多的空闲物理内存，即使并没有什么事情需要内存，Linux也会交换出暂时不用的内存页面。...Linux 进行页面交换是有条件的，不是所有页面在不用时都交换到虚拟内存，linux内核根据”最近最经常使用“算法，仅仅将一些不经常使用的页面文件交换到虚拟 内存，有时我们会看到这么一个现象：linux...因此，合理规划和设计Linux内存的使用，是非常重要的....二、linux什么时候开始使用虚拟内存（swap)？
#include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include<assert....
本文主要讨论磁盘IO操作，故只聚焦于Local Disk的访问特性和其与DRAM之间的数据交互。 无处不在的缓存 ?...图中描述了Linux下文件操作函数的层级关系和内存缓存层的存在位置。中间的黑色实线是用户态和内核态的分界线。...在Linux下，文件的缓存习惯性的称之为Page Cache，而更低一级的设备的缓存称之为Buffer Cache....综上，既然讨论Linux下的IO操作，自然是跳过stdio库的用户态这一堆东西，直接讨论系统调用层面的概念了。对stdio库的IO层有兴趣的同学可以自行去了解。...所以下篇的讨论基本上是讨论IO相关的系统调用和文件系统Page Cache的一些机制。 （未完待续...）
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