Linux 中直接 I/O 機制的介紹

Linux 中直接 I/O 機制的介紹

Linux 中直接 I/O 機制的介紹

 

黃 曉晨, 軟體工程師, IBM黃曉晨，IBM system Z 自動化支援人員軟體工程師。

 

簡介： 對於傳統的作業系統來說，普通的 I/O 操作一般會被核心緩衝，這種 I/O 被稱作緩衝 I/O。本文所介紹的檔案訪問機制不經過作業系統核心的緩衝，資料直接在磁碟和應用程式地址空間進行傳輸，所以該檔案訪問的機制稱作為直接 I/O。Linux 中就提供了這樣一種檔案訪問機制，對於那種將 I/O 緩衝存放在使用者地址空間的應用程式來說，直接 I/O 是一種非常高效的手段。本文將基於 2.6.18 版本的核心來討論 Linux 中直接 I/O 的技術的設計與實現。

發布日期： 2010 年 12 月 30 日
層級： 初級
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直接 I/O 的動機

在介紹直接 I/O 之前，這一小節先介紹一下為什麼會出現直接 I/O 這種機制，即傳統的 I/O 操作存在哪些缺點。

什麼是緩衝 I/O (Buffered I/O)

緩衝 I/O 又被稱作標準 I/O，大多數檔案系統的預設 I/O 操作都是緩衝 I/O。在 Linux 的緩衝 I/O 機制中，作業系統會將 I/O 的資料緩衝在檔案系統的頁緩衝（ page cache ）中，也就是說，資料會先被拷貝到作業系統核心的緩衝區中，然後才會從作業系統核心的緩衝區拷貝到應用程式的地址空間。緩衝 I/O 有以下這些優點：

• 緩衝 I/O 使用了作業系統核心緩衝區，在一定程度上分離了應用程式空間和實際的物理裝置。
• 緩衝 I/O 可以減少讀盤的次數，從而提高效能。