MQ大牛成长课——从0到1手写分布式消息队列中间件「官方同步」

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操作系统原理之 – 传统文件IO读写介绍

在计算机科学中，文件I/O（输入/输出）指的是程序与存储设备之间的数据交换。操作系统提供了文件I/O接口，使得应用程序能够读取、写入、修改文件系统中的数据。下面是对传统文件I/O读写的基本介绍：

文件描述符

在大多数操作系统中，打开的文件会关联一个整数编号，称为文件描述符（File Descriptor）。文件描述符为0通常对应标准输入（stdin），为1对应标准输出（stdout），为2对应标准错误输出（stderr）。其他文件描述符则对应于程序中打开的文件或网络套接字等。

文件I/O操作

操作系统提供了多种API来实现文件I/O操作，常见的包括：

1. 打开文件 (open): 打开一个文件供读写。如果文件不存在，则根据参数决定是否创建该文件。返回一个文件描述符。

   c深色版本
   

•   int open(const char *pathname, int flags);
  

• 读取文件 (read): 从文件描述符指定的位置读取数据到缓冲区中。

  c深色版本
  

•   ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
  

• 写入文件 (write): 将缓冲区中的数据写入到文件描述符指定的位置。

  c深色版本
  

•   ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
  

• 关闭文件 (close): 关闭文件描述符，释放相关资源。

  c深色版本
  

•   int close(int fd);
  

• 定位文件指针 (lseek): 移动文件描述符的读写位置。

  c深色版本
  

•   off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
  

  whence 参数决定了偏移量的基准点，可以是文件的起始位置（SEEK_SET）、当前位置（SEEK_CUR）或文件末尾（SEEK_END）。

• 获取文件状态 (fstat): 获取文件的状态信息，如大小、权限等。

  c深色版本
  

•   int fstat(int fd, struct stat *buf);
  

• 删除文件 (unlink 或 remove): 删除文件。

  c深色版本
  

•   int unlink(const char *pathname);
  

• 同步文件内容 (fsync): 强制将缓存中的数据写入磁盘，保证数据的一致性。

  c深色版本
  

1.  int fsync(int fd);
   

传统文件I/O的特点

• 阻塞性: 传统的文件I/O操作通常是阻塞的，这意味着在一个读或写操作完成之前，程序将会暂停执行。这种模式适用于数据量不大或对实时性要求不高的情况。
• 直接与内核交互: 传统文件I/O直接调用系统API与内核进行交互，因此其性能受到操作系统调度策略的影响。

应用场景

传统文件I/O非常适合于那些需要直接控制文件读写的应用程序，如文本编辑器、日志记录工具等。然而，在现代高性能服务端应用中，由于阻塞性带来的性能瓶颈，非阻塞I/O、异步I/O、甚至是用户态文件系统（如FUSE）等更高效的I/O模型逐渐成为主流。

理解这些基本概念有助于开发者更好地掌握文件I/O操作，并能根据不同的需求选择合适的I/O模型来优化程序性能。