實驗二 同步與非同步write的效率比較

               實驗二 同步與非同步write的效率比較

                                               

一：實驗目的

掌握unix的檔案I/O系統調用。

二：要求

1.      實驗要求程式必須指定輸出的檔案名稱，而該檔案是否按同步方式開啟，則是可以選擇的。因此程式至少帶一個，至多兩個輸入參數。程式預設從標準輸入STDIN_FILENO讀取輸入檔案，可以利用shell的輸入定向功能選擇具體的輸入檔案。

2.     系統調用times()的說明

#include <sys/times.h>

clock_t times(struct tms *buf);

struct tms {

       clock_t tms_utime;    /* 記錄進程除系統調用外所使用的CPU時間 */

       clock_t tms_stime;    /* 記錄進程的系統調用所使用的CPU時間 */

     clock_t tms_cutime; /* 記錄子進程除系統調用外所使用的CPU時間 */

   clock_t tms_cstime; /* 記錄子進程的系統調用所使用的CPU時間 */

};

times函數的傳回值是進程迄今為止的存活時間。所有時間都是以“滴答”為單位的，函數sysconf(_SC_CLK_TCK)可獲得所運行系統每秒的滴答數(參考課本P33)。

 

三．設計和實現的主要原理、構思、演算法、執行過程。

1.    將開啟的檔案的BUFFSIZE大小的塊讀入緩衝區，迴圈執行到全部讀完，在每次讀的過程中調用write進行寫操作。

2，  在每次寫之前調用時間函數測量一次時間，之後再調用一次時間函數測量時間，兩次時間差就是write的寫時間，將其記錄就得到了write寫整個檔案的時間。

3，   每次將BUFFSIZE增大兩倍，調用lseek函數使檔案位移量在整體讀完一次後返迴文件頭。

 

四．具體的程式如下

#include "apue.h"

#include <sys/times.h>

#include <malloc.h>

#include <fcntl.h>

#include<string.h>

#include<stdio.h>

 

int main(int argc,char *argv[])

{

  int length,n,dida,size,i,fout,loop;

  char *buff;

   clock_t  cstart,cend;

  struct  tms  sstart,send;

  float     utime,stime,ctime;

  if(argc!=2&&argc!=3){

          printf("input error!!\n");

         exit(-1);

   }

  if(argc==2){//當有兩個參數的時候，即非同步執行時

     if((fout=open(argv[1],O_RDWR | O_CREAT|O_TRUNC,FILE_MODE))<0){

                 printf("openerror!!!\n");

                 exit(1);

                 }

  }

  else if(argc==3){//當有三個參數，即同步執行時

       if(strcmp(argv[2],"sync")!=0){//輸入非法，第二個參數不是sync

              printf("inputerror!!!\n");

              exit(1);

      }

  else if((fout=open(argv[1],O_RDWR |O_CREAT |O_SYNC|O_TRUNC,FILE_MODE))<0){

                 printf("openerror!!!\n");

                 exit(1);

                 }                                                        

   }

 if((length=lseek(STDIN_FILENO,0,SEEK_END))<0){//用lseek計算檔案的長度

           printf("Lseek error!\n");

   }

  if(lseek(STDIN_FILENO,0,SEEK_SET)==-1)//定位到輸入檔案的開頭

       {

                printf("Lseekerror!\n");

       }

 printf("\nThe length of file is :%d\n",length);

  if((buff=(char *)malloc(sizeof(char)*length))==NULL){//分配給buff長度為輸入檔案長度的位元組

           printf("Malloc  error\n");//分配不成功返回

           exit(1);

  } 

  if(read(STDIN_FILENO,buff,length)<0){//將輸入檔案讀入到buff中

       printf("Read error\n");

       exit(1);

  }     

  printf("BUFFSIZE\tUSER\t\tSYSTEM\t\tCLOCK\t\tLOOP\n");

  for(size=1024;size<=131072;size*=2){//分配給不同的buff不同的長度

          lseek(fout,0,SEEK_SET);//重新將檔案定位到開頭

          cstart=times(&sstart);

          n=length/size;

          loop=0;//loop為計算迴圈的次數

          for(i=1;i<=n;i++,loop++)

               if( write(fout,buff+(i-1)*size, size)!=size)//按照不同的size將buff讀入到輸//出檔案中

                       err_sys("errorwrite!!!\n");

                      

        if(write(fout,buff+n*size, length%size)!=length%size)//檔案的長度不是size的整數//倍時將剩餘的輸出到檔案中

                       err_sys("errorawrite!!!\n");

        loop++;                                 

        cend=times(&send);

        dida=sysconf(_SC_CLK_TCK);

        ctime=(float)(cend-cstart);//clock 

        utime=(float)(send.tms_utime -sstart.tms_utime);//usertime

        stime=(float)(send.tms_stime -sstart.tms_stime); //system time

        printf("%ld\t\t%.2f\t\t%.2f\t\t%.2f\t\t%d\n",size,utime/dida,stime/dida,ctime/dida,loop); 

    

   }

 printf("\n");               

}     

          

計算write耗費的時間

為了準確計算write耗費的時間，很重要的就是要避免將read的時間計入，因為I/O操作的時間通常是毫秒級的，不可以忽略。一種有效方法是，設定一個與輸入檔案長度相同的緩衝區，一次性地將輸入檔案讀入緩衝區，而後就不必再讀輸入檔案。這樣就可以有效避免計入read的時間。

 

設定輸入緩衝區時需要知道輸入檔案的長度。除了使用系統調用stat外，更簡單的方法是利用lseek的傳回值來擷取檔案的長度。

 

在對每個給定大小的輸出緩衝區計算寫檔案時間時，應當在開始寫之前調用times()，記錄下開始時間，然後在整個輸入緩衝區都複製到輸出檔案之後，再調用times()，兩次調用times()的時間間隔，就是在這個給定大小的輸出緩衝區的限制下，複製整個輸入檔案所耗費的寫時間。至於在每一次寫的時候所執行的其他語句，它們相較於I/O操作，所花費的時間極小，可以忽略不計。

 

四、實驗結果

輸入gcctimewrite.c error2e.c -o timewrite進行編譯。再輸入./timewrite <a.jpt 4輸出