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c++ - C++ 中高性能顺序文件 I/O 的最快方法是什么？

coder 2023-05-01 原文

假设以下...
输出:
文件已打开...
数据“流式传输”到磁盘。内存中的数据位于一个大的连续缓冲区中。它直接从该缓冲区以原始形式写入磁盘。缓冲区的大小是可配置的，但在流的持续时间内是固定的。缓冲区一个接一个地写入文件。不执行任何查找操作。
...文件已关闭。

输入:
从磁盘从头到尾读取一个大文件(按上述顺序写入)。

在 C++ 中实现最快的顺序文件 I/O 是否有普遍接受的准则？

一些可能的考虑:

  • 选择最佳缓冲区大小的指南
  • 像 boost::asio 这样的可移植库是否过于抽象而无法暴露特定平台的复杂性，或者它们是否可以被认为是最优的？
  • 异步 I/O 总是优于同步吗？如果应用程序不受 CPU 限制怎么办？

我意识到这将有特定于平台的考虑。我欢迎一般指南以及针对特定平台的指南。
(我对 Win x64 最直接的兴趣，但我也对 Solaris 和 Linux 的评论感兴趣)

最佳答案

Are there generally accepted guidelines for achieving the fastest possible sequential file I/O in C++?

规则 0:衡量。使用所有可用的分析工具并了解它们。这几乎是编程中的一条诫命，如果你不测量它，你就不会知道它有多快，而对于 I/O，这更是如此。如果可能，请确保在实际工作条件下进行测试。对 I/O 系统没有竞争的进程可以过度优化，针对实际负载下不存在的条件进行微调。

  1. 使用映射内存而不是写入文件。这并不总是更快，但它允许以操作系统特定但相对可移植的方式优化 I/O，避免不必要的复制，并利用操作系统对磁盘实际使用方式的了解。 (“便携”，如果您使用包装器，而不是特定于操作系统的 API 调用)。

  2. 尽量线性化你的输出。在优化条件下，必须在内存中跳转以找到要写入的缓冲区可能会产生明显的影响，因为缓存行、分页和其他内存子系统问题将开始变得重要。如果您有很多缓冲区，请查看对 scatter-gather I/O 的支持，它会尝试为您进行线性化。

一些可能的考虑:

  • Guidelines for choosing the optimal buffer size

初学者的页面大小，但准备好从那里调整。

  • Will a portable library like boost::asio be too abstracted to expose the intricacies of a specific platform, or can they be assumed to be optimal?

不要认为它是最优的。这取决于库在您的平台上的使用程度，以及开发人员为使其快速运行付出了多少努力。话虽如此，可移植 I/O 库可以非常快，因为大多数系统上都存在快速抽象，而且通常可以提出涵盖许多基础的通用 API。据我所知，Boost.Asio 已针对其所在的特定平台进行了相当精细的调整:有一整套用于快速异步 I/O 的操作系统和操作系统变体特定 API(例如 epoll 、 /dev/epoll 、 kqueue 、 Windows overlapped I/O )，Asio 将它们全部包装起来。

  • Is asynchronous I/O always preferable to synchronous? What if the application is not otherwise CPU-bound?

在原始意义上，异步 I/O 并不比同步 I/O 快。异步 I/O 所做的是确保您的代码不会浪费时间等待 I/O 完成。一般而言，它比不浪费时间的其他方法(即使用线程)更快，因为它会在 I/O 准备好而不是之前回调到您的代码中。没有错误的启动或需要终止空闲线程的问题。

关于c++ - C++ 中高性能顺序文件 I/O 的最快方法是什么？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/1201261/

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