缓冲IO与非缓冲IO

Question

我了解到，默认情况下，程序中的I/O被缓冲，即它们从临时存储中提供给请求程序。 我知道缓冲提高了IO性能（可能通过减少系统调用）。我见过禁用缓冲的例子，例如C中的setvbuf。这两种模式之间的区别是什么以及什么时候应该使用另一种模式？

Answer 1

只要希望确保输出在继续之前被写入，就需要无缓冲的输出。一个例子是C运行时库下的标准错误 - 默认情况下这通常是无缓冲的。由于错误（希望）很少，你想立即知道它们。另一方面，标准输出是缓冲仅仅是因为它假设将有更多的数据通过它。

另一个例子是日志库。如果日志消息保存在进程中的缓冲区中，并且进程转储核心，那么很可能永远不会写入输出。

此外，它不仅仅是最小化的系统调用，还包括磁盘I/O。假设一个程序一次读取一个字节的文件。使用无缓冲输入时，即使可能必须读取整个数据块（磁盘硬件本身可能有缓冲区，但仍要到磁盘控制器），每个字节都会出现（相对非常慢）的磁盘这将比内存访问慢）。

通过缓冲，整个块被一次读入缓冲区，然后单个字节从（内存中，难以置信的快速）缓冲区传递给你。

请记住，缓冲可以采取多种形式，如下面的例子：

+-------------------+-------------------+ 
| Process A   | Process B   | 
+-------------------+-------------------+ 
| C runtime library | C runtime library | C RTL buffers 
+-------------------+-------------------+ 
|    OS caches    | Operating system buffers 
+---------------------------------------+ 
|  Disk controller hardware cache | Disk hardware buffers 
+---------------------------------------+ 
|     Disk    | 
+---------------------------------------+ 

Answer 2

您想无缓冲输出，当你已经准备好向磁盘写入字节的大序列，并希望避免额外复制到中间的第二个缓冲区。

缓冲输出流将累积写入结果到中间缓冲区，只有当足够的数据已经累积（或请求flush（））时才将其发送到OS文件系统。这减少了文件系统调用的次数。由于在大多数平台上文件系统调用可能很昂贵（与短memcpy相比），缓冲输出在执行大量小写操作时是一个净赢。如果已经有大量缓冲区要发送，则无缓冲输出通常会更好 - 复制到中间缓冲区不会进一步减少OS调用的数量，并且会引入额外的工作。

无缓冲输出有没有与确保您的数据到达磁盘;该功能由flush（）提供，可用于缓冲和未缓冲的流。无缓冲的IO写入不保证数据已经到达物理磁盘 - 操作系统文件系统可以无限期地保存数据副本，永远不会将其写入磁盘，如果需要的话。只需要在调用flush（）时将其提交到磁盘。 （请注意，close（）将代表您调用flush（））。