Linux缓冲机制

Linux缓冲简介

Linux提供了无缓冲和缓冲的IO操作函数。

原生的IO例程read，write，lseek，close是无缓冲的。

而标准的IO库fread，fwrite，fseek，fclose则是带缓冲的。

无缓冲是指由开发人员自己传递读写的数据和大小，如果设置传递的数据太小，例如每次读写一个char，那么1M的文件将可能产生一百万次的系统调用，这样效率非常慢。所以程序员要设置好buffer的值，已达到最好的效率，通常将数据大小设置为文件系统的块大小，一般为4K。（虽然用户层不缓冲，但是内核存在缓冲）

而标准库函数是带缓冲的，实际上是对IO例程的封装，通过在用户层缓冲来减少系统调用的次数。

Linux缓冲机制

  1. 全缓冲：全缓冲指的是系统在填满标准IO缓冲区之后才进行实际的IO操作；注意，对于驻留在磁盘上的文件来说通常是由标准IO库实施全缓冲。

  2. 行缓冲：在这种情况下，标准IO在输入和输出中遇到换行符时执行IO操作；注意，当流涉及终端的时候，通常使用的是行缓冲。

  3. 无缓冲：无缓冲指的是标准IO库不对字符进行缓冲存储；注意，标准出错流stderr通常是无缓冲的。

缓冲验证程序1

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//buffer1.c
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
 
int main()
{
    printf("before fork\n");
    fork();
    return 0;
}
  • 使用./buffer1运行该程序的时候，输出结果是：
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before fork

行缓冲是当遇到换行符或者缓冲满了的时候才进行实际的IO操作，程序中用了换行符，那么在创建子进程前父进程输出一次缓冲输出并清空缓冲，此时子进程不会再输出。

若改为printf("before fork");则输出两次。

  • 使用./buffer1 > a.txt运行该程序的时候，文件中的输出结果是：
1
2
before fork
before fork

对于磁盘中的文件通常是实施全缓冲，所以子进程创建以后还会输出缓冲区的内容一次。

缓冲验证程序2

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#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
  int i;
  for(i=0;i<2;i++)
  {
    fork();
    printf("-");
  }
  sleep(10);
  return 0;
}

程序输出结果是什么？

很多人以为是6个-，但答案是8个-。

解析：
程序进行两次循环。

第一次父进程fork一个子进程，这时候父进程和子进程都输出一个-，共2个。

第二次父进程再次fork一个子进程，此时父进程继续输出一个-，而由于之前没有清空缓冲，故这次由父进程创建的子进程会输出两个-。共3个。

对于第一次创建的子进程也是同理。共3个。

所以一共输出的-为8个。

如果将程序对应语句改为printf("-\n");则输出6个。

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