管道缓冲区有多大?


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管道缓冲区的容量在不同系统之间有所不同(甚至在同一系统上可能有所不同)。我不确定是否有一种快速,轻松和跨平台的方法来查找管道的容量。

例如,Mac OS X默认使用16384字节的容量,但是如果对管道进行大量写入,则可以切换到65336字节的容量,如果已经有太多的内核内存,则可以切换到单个系统页面的容量。由管道缓冲区使用(请参阅xnu/bsd/sys/pipe.hxnu/bsd/kern/sys_pipe.c;由于它们来自FreeBSD,因此在此处也可能发生相同的行为)。

一个Linux pipe(7)手册页指出,自Linux 2.6.11起,管道容量为65536字节,而在此之前的单个系统页(例如,(32位)x86系统上为4096字节)。代码(include/linux/pipe_fs_i.hfs/pipe.c)似乎使用16个系统页面(如果系统页面为4 KiB,则为64 KiB),但是每个管道的缓冲区都可以通过管道上的fcntl进行调整(最大容量默认为1048576)个字节,但可以通过/proc/sys/fs/pipe-max-size))进行更改。


这是一些bash / perl组合,用于测试系统上的管道容量:

#!/bin/bash
test $# -ge 1 || { echo "usage: $0 write-size [wait-time]"; exit 1; }
test $# -ge 2 || set -- "$@" 1
bytes_written=$(
{
    exec 3>&1
    {
        perl -e '
            $size = $ARGV[0];
            $block = q(a) x $size;
            $num_written = 0;
            sub report { print STDERR $num_written * $size, qq(\n); }
            report; while (defined syswrite STDOUT, $block) {
                $num_written++; report;
            }
        ' "$1" 2>&3
    } | (sleep "$2"; exec 0<&-);
} | tail -1
)
printf "write size: %10d; bytes successfully before error: %d\n" \
    "$1" "$bytes_written"

这是我在Mac OS X 10.6.7系统上以各种写入大小运行它的结果(请注意,写入大于16KiB的更改):

% /bin/bash -c 'for p in {0..18}; do /tmp/ts.sh $((2 ** $p)) 0.5; done'
write size:          1; bytes successfully before error: 16384
write size:          2; bytes successfully before error: 16384
write size:          4; bytes successfully before error: 16384
write size:          8; bytes successfully before error: 16384
write size:         16; bytes successfully before error: 16384
write size:         32; bytes successfully before error: 16384
write size:         64; bytes successfully before error: 16384
write size:        128; bytes successfully before error: 16384
write size:        256; bytes successfully before error: 16384
write size:        512; bytes successfully before error: 16384
write size:       1024; bytes successfully before error: 16384
write size:       2048; bytes successfully before error: 16384
write size:       4096; bytes successfully before error: 16384
write size:       8192; bytes successfully before error: 16384
write size:      16384; bytes successfully before error: 16384
write size:      32768; bytes successfully before error: 65536
write size:      65536; bytes successfully before error: 65536
write size:     131072; bytes successfully before error: 0
write size:     262144; bytes successfully before error: 0

Linux 3.19上的相同脚本:

/bin/bash -c 'for p in {0..18}; do /tmp/ts.sh $((2 ** $p)) 0.5; done'
write size:          1; bytes successfully before error: 65536
write size:          2; bytes successfully before error: 65536
write size:          4; bytes successfully before error: 65536
write size:          8; bytes successfully before error: 65536
write size:         16; bytes successfully before error: 65536
write size:         32; bytes successfully before error: 65536
write size:         64; bytes successfully before error: 65536
write size:        128; bytes successfully before error: 65536
write size:        256; bytes successfully before error: 65536
write size:        512; bytes successfully before error: 65536
write size:       1024; bytes successfully before error: 65536
write size:       2048; bytes successfully before error: 65536
write size:       4096; bytes successfully before error: 65536
write size:       8192; bytes successfully before error: 65536
write size:      16384; bytes successfully before error: 65536
write size:      32768; bytes successfully before error: 65536
write size:      65536; bytes successfully before error: 65536
write size:     131072; bytes successfully before error: 0
write size:     262144; bytes successfully before error: 0

注意:PIPE_BUFC头文件中定义的值(以及的pathconf_PC_PIPE_BUF)没有指定管道的容量,而是指定了可以自动写入的最大字节数(请参阅POSIX write(2))。

引用自include/linux/pipe_fs_i.h

/* Differs from PIPE_BUF in that PIPE_SIZE is the length of the actual
   memory allocation, whereas PIPE_BUF makes atomicity guarantees.  */

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好答案。尤其是指向POSIX write(2)的链接,该链接表示:管道或FIFO的有效大小(一个操作中可以无阻塞地写入的最大数量)可能会根据实现而动态变化,因此不可能为它指定一个固定值。
Mikel

5
感谢您fcntl()在Linux上的提及;我花了一段时间寻找用户空间缓冲程序,因为我认为内置管道没有足够大的缓冲。现在,如果我有CAP_SYS_RESOURCE或root愿意扩展最大管道大小,我就会看到它们的作用。因为我想要的只能在特定的Linux计算机上运行(我的),所以这应该不是问题。
Daniel H

1
您能解释一下脚本的基本概念吗?我盯着它看,我不知道它是如何工作的?特别是在这里使用大括号VAR = $({})的目的是什么?谢谢。
Wakan Tanka'3

@WakanTanka:这是有点多在注释以描述,但该特定的构建体是参数分配var=…一个的输出的)命令替换$(…)),其包括分组的命令{…}(…))。它还使用了几个(不太常见的)重定向(例如0<&-3>&1)。
克里斯·约翰森

2
@WakanTanka:Perl程序以给定大小的块写入其stdout(一个由外壳创建的管道,正在测试的管道),并向stderr报告其已写入的运行总数(直到收到错误)。 —通常是因为管道的缓冲区已满,或者可能是由于管道的读取端在短时间(exec 0<&-)之后已关闭。收集最终报告(tail -1),并与写入大小一起打印。
克里斯·约翰森

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此shell行也可以显示管道缓冲区的大小:

M=0; while true; do dd if=/dev/zero bs=1k count=1 2>/dev/null; \
       M=$(($M+1)); echo -en "\r$M KB" 1>&2; done | sleep 999

(将1k块发送到阻塞的管道,直到缓冲区已满)...一些测试输出:

64K (intel-debian), 32K (aix-ppc), 64K (jslinux bellard.org)      ...Ctrl+C.

使用printf的最短bash-one-liner:

M=0; while printf A; do >&2 printf "\r$((++M)) B"; done | sleep 999

11
非常好!(dd if=/dev/zero bs=1 | sleep 999) &然后等待一秒钟,并killall -SIGUSR1 dd给出65536 bytes (66 kB) copied, 5.4987 s, 11.9 kB/s-与您的解决方案相同,但分辨率为1字节;)
frostschutz 2013年

2
作为记录,在Solaris 10/11 SPARC / x86上,dd命令在16 KiB处阻塞。在Fedora 23/25 x86-64上,它以64 KiB阻塞。
maxschlepzig

1
@frostschutz:这是一个很好的简化。实用上,您可以仅dd if=/dev/zero bs=1 | sleep 999在前台运行,稍等片刻,然后按^C。如果您想要在Linux和BSD / macOS上使用killalldd if=/dev/zero bs=1 | sleep 999 & sleep 1 && pkill -INT -P $$ -x dd
一线式

7

以下是一些仅使用shell命令来探索实际管道缓冲区容量的替代方法:

# get pipe buffer size using Bash
yes produce_this_string_as_output | tee >(sleep 1) | wc -c

# portable version
( (sleep 1; exec yes produce_this_string_as_output) & echo $! ) | 
     (pid=$(head -1); sleep 2; kill "$pid"; wc -c </dev/stdin)

# get buffer size of named pipe
sh -c '
  rm -f fifo
  mkfifo fifo
  yes produce_this_string_as_output | tee fifo | wc -c &
  exec 3<&- 3<fifo
  sleep 1
  exec 3<&-
  rm -f fifo
'

# Mac OS X
#getconf PIPE_BUF /
#open -e /usr/include/limits.h /usr/include/sys/pipe.h
# PIPE_SIZE
# BIG_PIPE_SIZE
# SMALL_PIPE_SIZE
# PIPE_MINDIRECT

在Solaris 10上,在输出之后与输出匹配但与16 KiB不匹配的getconf PIPE_BUF /打印。5120ulimit -a | grep pipedd .. | sleep ...
maxschlepzig

在Fedora 25上,您的第yes一种方法会打印,73728而不是用dd if=/dev/zero bs=4096 status=none | pv -bn | sleep 1
maxschlepzig'1

6

这是Ubuntu 12.04,YMMV上的快速而肮脏的黑客

cat >pipesize.c

#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include </usr/include/linux/fcntl.h>
#include <stdio.h>

void main( int argc, char *argv[] ){
  int fd ;
  long pipesize ;

  if( argc>1 ){
  // if command line arg, associate a file descriptor with it
    fprintf( stderr, "sizing %s ... ", argv[1] );
    fd = open( argv[1], O_RDONLY|O_NONBLOCK );
  }else{
  // else use STDIN as the file descriptor
    fprintf( stderr, "sizing STDIN ... " );
    fd = 0 ;
  }

  fprintf( stderr, "%ld bytes\n", (long)fcntl( fd, F_GETPIPE_SZ ));
  if( errno )fprintf( stderr, "Uh oh, errno is %d\n", errno );
  if( fd )close( fd );
}

gcc -o pipesize pipesize.c

mkfifo /tmp/foo

./pipesize /tmp/foo

>sizing /tmp/foo ... 65536 bytes

date | ./pipesize

>sizing STDIN ... 65536 bytes

0
$ ulimit -a | grep pipe
pipe size            (512 bytes, -p) 8

因此,在我的Linux机器上,默认情况下,我有8 * 512 = 4096字节的管道。

Solaris和许多其他系统具有类似的ulimit功能。


2
这将(512 bytes, -p) 8在Fedora 23/25和512 bytes, -p) 10Solaris 10上打印-并且这些值与通过阻塞实验得出的缓冲区大小不匹配dd
maxschlepzig

0

如果您需要Python> = 3.3中的值,这是一个简单的方法(假设您可以运行调用dd):

from subprocess import Popen, PIPE, TimeoutExpired
p = Popen(["dd", "if=/dev/zero", "bs=1"], stdin=PIPE, stdout=PIPE)
try: 
    p.wait(timeout=1)
except TimeoutExpired: 
    p.kill()
    print(len(p.stdout.read()))
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