Linux 中直接 I/O 机制的介绍
简介: 对于传统的操作系统来说,普通的 I/O 操作一般会被内核缓存,这种 I/O 被称作缓存 I/O。本文所介绍的文件访问机制不经过操作系统内核的缓存,数据直接在磁盘和应用程序地址空间进行传输,所以该文件访问的机制称作为直接 I/O。Linux 中就提供了这样一种文件访问机制,对于那种将 I/O 缓存存放在用户地址空间的应用程序来说,直接 I/O 是一种非常高效的手段。本文将基于 2.6.18 版本的内核来讨论 Linux 中直接 I/O 的技术的设计与实现。
在介绍直接 I/O 之前,这一小节先介绍一下为什么会出现直接 I/O 这种机制,即传统的 I/O 操作存在哪些缺点。
缓存 I/O 又被称作标准 I/O,大多数文件系统的默认 I/O 操作都是缓存 I/O。在 Linux 的缓存 I/O 机制中,操作系统会将 I/O 的数据缓存在文件系统的页缓存( page cache )中,也就是说,数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中,然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。缓存 I/O 有以下这些优点:
- 缓存 I/O 使用了操作系统内核缓冲区,在一定程度上分离了应用程序空间和实际的物理设备。
- 缓存 I/O 可以减少读盘的次数,从而提高性能。