LINUX系統程式設計 第二版

第三章

緩衝式 I/O

第 1 章所提到的

區塊

（

block

）是一個抽象概念，代表一個檔案系統的最小儲存單位。核

心內部，所有檔案系統的操作皆以區塊為單位。的確，區塊是 I/O（輸出入）的共同語

言。因此，I/O 操作所處理的資料量不得小於區塊的大小或是區塊大小的整數倍。如果

你只想要讀取一個位元組，那就太糟糕了：你將必須讀取一個整個區塊。若想要寫出大

小 4.5 個區塊的資料呢？你將需要寫出 5 個區塊，這意味著，在它的整個區塊中只有部

分的區塊會被讀取，而且即使只有一半的區塊遭到修改，仍必須寫回一整個區塊。

如你所見，這麼做所導致的問題是：對部分區塊進行操作很沒有效率。作業系統必須透

過讓一切操作發生在與區塊對齊的邊界上，以及上取整數（round up）到下一個最大區

塊來修正你的 I/O。不幸的是，用戶空間程式的撰寫方式通常不是這樣。多數應用程式

所操作的是較高階的抽象概念，例如欄位以及字串，其大小不斷變化而且不受區塊大小

的影響。最壞的情況下，用戶空間應用程式可能一次只讀寫一個位元組！這會造成很大

的浪費。儘管只有一個位元組要寫出，但是實際上所寫出的是一整個區塊。

讀取操作所需要進行的系統呼叫次數增加時，會導致效能變差；例如，是讀取一個位元

組 1024 次，而不是一次讀取 1024 個位元組。

用戶緩衝式輸出入

（

user-buffered I/O

）

是此類效能問題的解決方案，它讓應用程式得以按自己的意思讀寫資料，但是實際的

I/O 操作卻以檔案系統的區塊大小為單位。

用戶緩衝式 I/O

必須對正規檔案發出許多小型 ...