缓冲与无缓冲IO

我了解到，默认情况下，程序中的I / O是经过缓冲的，即它们是从临时存储提供给请求程序的。我知道缓冲可以提高IO性能（也许通过减少系统调用）。我已经看到了禁用缓冲的示例，例如setvbuf在C语言中。这两种模式之间有什么区别？什么时候应该在另一种之上使用？

每当需要确保继续之前已写入输出时，都需要无缓冲的输出。一个示例是C运行时库下的标准错误-默认情况下通常不缓冲。由于（希望）很少发生错误，因此您想立即了解它们。另一方面，仅缓冲标准输出，因为它假定会有更多的数据通过它。

另一个示例是日志记录库。如果您的日志消息保存在进程的缓冲区中，并且进程转储了内核，则很有可能永远不会写入输出。

另外，不仅是最小化的系统调用，还包括磁盘I / O。假设某个程序一次读取一个字节的文件。使用无缓冲输入，即使每个字节可能都必须读取一个完整的块（磁盘硬件本身可能有缓冲区，但您仍然要出门到磁盘控制器），每个字节您都将进入（相对很慢）磁盘这将比内存访问慢。

通过缓冲，整个块立即读入缓冲区，然后将各个字节从（内存中的，速度非常快的）缓冲区中传递给您。

请记住，缓冲可以采用多种形式，例如以下示例：

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| 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                |
+---------------------------------------+

当您已经准备好要写入磁盘的大量字节序列时，想要无缓冲的输出，并且想要避免在中间的第二个缓冲区中多余的复制。

缓冲的输出流会将写入结果累积到中间缓冲区中，仅在累积（或flush()请求）足够的数据时才将其发送到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的成本可能很高（与short相比memcpy），因此在执行大量的小写操作时，缓冲输出是赢家。当您已经有较大的缓冲区要发送时，无缓冲输出通常更好—复制到中间缓冲区不会进一步减少OS调用的次数，并且会带来更多工作。

无缓冲输出与确保数据到达磁盘无关。该功能由提供flush()，可在缓冲流和非缓冲流上使用。无缓冲的IO写入不能保证数据已到达物理磁盘-OS文件系统可以无限期地无限期保留数据副本，如果需要，也可以永远不将其写入磁盘。只需在调用时将其提交到磁盘即可flush()。（请注意，close()它将flush()代表您致电）。