왜 fwrite libc 함수가 syscall write 함수보다 빠릅니까?

Question

랜덤 생성 된 입력 파일을 읽고 동일한 문자열을 반향 출력하는 동일한 프로그램을 제공 한 후. 유일한 차이점은 한 쪽에서는 리눅스 syscalls에서 읽기 및 쓰기 메소드를 제공하고 다른 쪽에서는 fread/fwrite를 사용하고 있다는 것입니다.

크기가 10Mb 인 입력을 사용하여/dev/null에 출력하고 파일이 캐시되지 않았는지 확인하면서 매우 작은 버퍼를 사용할 때 libc의 fwrite가 큰 배율로 빠릅니다. (1 바이트의 경우).

real 0m0.948s 
user 0m0.780s 
sys  0m0.012s 

그리고 콜 쓰기 사용 :

real 0m8.607s 
user 0m0.972s 
sys  0m7.624s 

내가 생각할 수있는 유일한 가능성은 내부적으로 libc에 이미 내 버퍼링이다를 여기

는에 fwrite를 사용하여, 시간에서 내 출력 입력 ... 불행히도 웹상에서 많은 정보를 찾을 수 없으므로 여기의 전문가가 나를 도울 수 있습니다.

Answer 1

크기 10M 바이트의 입력으로 내 응용 프로그램 타이밍 및 을/dev/null로 반향 및 에 파일이 캐시되지 확인하고, I는 libc의의 frwite는 LARGE로 빠른 것으로 나타났습니다 매우 작은 버퍼 ( 경우 1 바이트)를 사용하여 을 스케일합니다.

fwrite은 버퍼링 된 스트림에서 작동합니다. 따라서 많은 작은 버퍼는 버퍼가 가득 찰 때까지 (또는 스트림을 플러시하거나 닫을 때까지) 값 비싼 시스템 호출을 실행하지 않기 때문에 더 빠릅니다. 반면에 작은 버퍼가 write으로 전송되면 각 버퍼에 대한 비용이 많이 드는 시스템 호출이 실행됩니다. 속도가 느려집니다. 1,024 바이트 스트림 버퍼를 사용하고 1 바이트 버퍼를 쓰면 write은 킬로바이트 당 1024 번이 아니라 fwrite 번으로 바뀌어 전화가 걸려 오는 것입니다. 차이점을 확인 하시겠습니까?

큰 버퍼의 경우 버퍼링이 적어서 fwrite과 write 사이의 일관된 시스템 호출 수가 있기 때문에 차이가 작습니다.

즉, fwrite(3)은 출력을 청크로 수집 한 라이브러리 루틴이며 write(2)을 호출합니다. 이제 write(2)은 시스템 콜입니다. 은 커널에 트랩합니다. 이것이 I/O가 실제로 일어나는 곳입니다. 단순히 커널을 호출하는 데 약간의 오버 헤드가 있으며, 실제로 뭔가를 쓰는데 걸리는 시간이 있습니다. 큰 버퍼를 사용하면 결국 write(2)이 더 빠르다는 것을 알게 될 것입니다. fwrite 당 하나 이상의 시간을 쓰는 경우 fwrite 버퍼링 오버 헤드가 바로 그 것입니다. 더 많은 오버 헤드가 있습니다.

자세한 내용은 표준 I/O 스트림을 설명하는 this document을 참조하십시오.

Answer 2

또한 setbuf() 함수를 사용하여 버퍼링을 비활성화 할 수도 있습니다. 버퍼링이 비활성화되면 fwrite()는 느린 속도가 아니라면 write()처럼 느려집니다.이 주제에

더 많은 정보가 찾을 수 있습니다 http://www.gnu.org/s/libc/manual/html_node/Controlling-Buffering.html

Answer 3

write (2) 기본 커널 작업입니다.

fwrite (3)은 write (2) 위에 버퍼링을 추가하는 라이브러리 함수입니다.

커널 호출을 수행하기위한 오버 헤드 때문에 fwrite (3)은 작은 (예 : 한 줄에 하나씩) 바이트 수의 경우 더 빠릅니다.

큰 (블록 입출력) 바이트 수의 경우, write (2)은 버퍼링에 신경 쓰지 않기 때문에 더 빠르며 두 경우 모두 커널을 호출해야합니다.

소스를 cp (1)로 보면 버퍼링을 볼 수 없습니다.

마지막으로 고려해야 할 사항이 있습니다. ISO C v Posix. fwrite과 같은 버퍼 라이브러리 함수는 ISO C에 지정되어 있으며 write과 같은 커널 호출은 Posix입니다. 많은 시스템이 Posix 호환성을 요구하지만, 특히 정부 계약의 자격을 얻으려고 할 때 실제로는 유닉스 계열 시스템에만 해당됩니다. 따라서 버퍼링 된 작업이 더 휴대 가능합니다. 결과적으로 리눅스 cp은 확실히 write을 사용하지만 크로스 플랫폼에서 작동해야하는 C 프로그램은 fwrite를 사용해야 할 수도 있습니다.