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1、 实验二 同步与异步 write 的效率比较 一、实验目的 掌握 unix 的文件 I/O 系统调用 二、要求 1、实验要求程序必须指定输出的文件名，而该文件是否按同步方式打开， 则是可以选择的。因此程序至少带一个，至多两个输入参数。程序默认从标准 输入 STDIN_FILENO 读取输入文件，可以利用 shell 的输入定向功能选择具体 的输入文件。 2、系统调用 times()的说明 #include clock_t times(struct tms *buf); struct tms clock_t tms_utime; /* 记录进程除系统调用外所使用的 CPU 时间 */clock_
2、t tms_stime; /* 记录进程的系统调用所使用的 CPU 时间 */clock_t tms_cutime; /* 记录子进程除系统调用外所使用的 CPU 时间 */clock_t tms_cstime; /* 记录子进程的系统调用所使用的 CPU 时间 */ ; times 函数的返回值是进程迄今为止的存活时间。所有时间都是以“滴答” 为单位的，函数 sysconf(_SC_CLK_TCK)可获得所运行系统每秒的滴答数( 可 参考课本 P33)。三、设计和实现的主要原理、构思、算法、执行过程 1、将打开的文件的 BUFFSIZE 大小的块读入缓冲区，循环执行到全部读 完，在每次读的过
3、程中调用 write 进行写操作。 2、在每次写之前调用时间函数测量一次时间，之后再调用一次时间函数测 量时间，两次时间差就是 write 的写时间，将其记录就得到了 write 写整个文件 的时间。 3、每次将 BUFFSIZE 增大两倍，调用 lseek 函数使文件偏移量在整体读完 一次后返回文件头。四、具体的程序如下 #include “apue.h“ #include #include #include #include #includeint main(int argc,char *argv) int length,n,dida,size,i,fout,loop;char *buff
4、;clock_t cstart,cend;struct tms sstart,send;float utime,stime,ctime;if(argc!=2exit(-1);if(argc=2) / 当有两个参数的时候，即异步执行时if(fout=open(argv1,O_RDWR | O_CREAT|O_TRUNC,FILE_MODE)0)printf(“openerror!n“);exit(1);else if(argc=3)/当有三个参数，即同步执行时if(strcmp(argv2,“sync“)!=0) / 输入非法，第二个参数不是 syncprintf(“inputerror!n“)
5、;exit(1);else if(fout=open(argv1,O_RDWR |O_CREAT |O_SYNC|O_TRUNC,FILE_MODE)0)printf(“openerror!n“);exit(1); if(length=lseek(STDIN_FILENO,0,SEEK_END)0) / 用 lseek 计算文件的长度printf(“Lseek error!n“);if(lseek(STDIN_FILENO,0,SEEK_SET)=-1) / 定位到输入文件的开头printf(“Lseekerror!n“);printf(“nThe length of file is :%dn
6、“,length);if(buff=(char *)malloc(sizeof(char)*length)=NULL) /分配给 buff 长度为输入文件 长度的字节printf(“Malloc errorn“); /分配不成功返回exit(1); if(read(STDIN_FILENO,buff,length)0) /将输入文件读入到 buff 中printf(“Read errorn“);exit(1); printf(“BUFFSIZEtUSERttSYSTEMttCLOCKttLOOPn“);for(size=1024;size=131072;size*=2) / 分配给不同的 bu
7、ff 不同的长度lseek(fout,0,SEEK_SET); /重新将文件定位到开头cstart=times(n=length/size;loop=0; /loop 为计算循环的次数for(i=1;i=n;i+,loop+)if( write(fout,buff+(i-1)*size, size)!=size) / 按照不同的 size 将 buff 读 入到输/出文件中err_sys(“errorwrite!n“);if(write(fout,buff+n*size, length%size)!=length%size) /文件的长度不是 size 的整数/倍时将剩余的输出到文件中err_
8、sys(“errorawrite!n“);loop+; cend=times(dida=sysconf(_SC_CLK_TCK); ctime=(float)(cend-cstart);/clock utime=(float)(send.tms_utime -sstart.tms_utime); /usertimestime=(float)(send.tms_stime -sstart.tms_stime); /system timeprintf(“%ldtt%.2ftt%.2ftt%.2ftt%dn“,size,utime/dida,stime/dida,ctime/dida,loop);
9、printf(“n“); （1）计算 write 耗费的时间 为了准确计算 write 耗费的时间，很重要的就是要避免将 read 的时间计入， 因为 I/O 操作的时间通常是毫秒级的，不可以忽略。一种有效的方法是，设置 一个与输入文件长度相同的缓冲区，一次性地将输入文件读入缓冲区，而后就 不必再读输入文件。这样就可以有效避免计入 read 的时间。 （2）设置输入缓冲区时需要知道输入文件的长度。 除了使用系统调用 stat 外，更简单的方法是利用 lseek 的返回值来获取文 件的长度。 （3）在对每个给定大小的输出缓冲区计算写文件时间时，应当在开始写之前调 用 times()，记录下开始时
10、间，然后在整个输入缓冲区都复制到输出文件之后， 再调用 times()，两次调用 times()的时间间隔，就是在这个给定大小的输出缓 冲区的限制下，复制整个输入文件所耗费的写时间。至于在每一次写的时候所 执行的其他语句，它们相较于 I/O 操作，所花费的时间极小，可以忽略不计。五、实验结果 输入 gcc two.c error2e.c -o two 进行编译。再输入./two 1.bmp 4和./two apue.h 4 输出。下面是同步执行和异步执行的区别 6、体会建议 通过本次实验，我们亲自体会到了异步write 相比同步write 来说要快很多， 而且图片是一个很大的文件。从程序代码中看到程序很大一部分都在处理一些 打开、定位、读入、分配空间可能造成的错误，而真正体现功能的就是最后一 小段，体现了作为程序员所需要的严谨。同时通过这个实验还认识到了 times() 函数和 sysconf(_SC_CLK_TCK)函数的作用。
