如何通过 `O_DIRECT` 来计算、对齐、偏移和计数 Linux 的直接存储 io

Question

我需要在存储设备上执行 direct-io。

这个问题对于缓冲池程序员也有效。

需要的对齐是4096字节， 我在做

// Given: 7,000(count), 14,000(offset)
u64
  aligned_offset = (offset >> 12/* from 4096's width */), // value: 12288
  aligned_offset_remainder = (offset - aligned_offset), // value: 1712
  aligned_count = ((count + 4096) >> 12); // value: 8192

问题是，

aligned_count

应该是12288，才能得到

(aligned_count + aligned_offset)

为24576；而不是

(aligned_count/*8192*/ + aligned_offset/*12288*/)

，它给出 20480，小于 21,000，因此所需的字节未读满

谢谢

Answer 1

当然！当在 Linux 中使用

O_DIRECT

标志进行存储 I/O 操作时，理解和计算某些方面（例如对齐、偏移和计数）对于最佳性能和正确功能至关重要。

对齐：

• 目的：对齐内存访问对于直接 I/O 操作至关重要。对齐可确保内存和存储之间的数据传输高效进行，而无需额外开销。
• 计算：对齐是指从存储设备块大小的倍数的内存地址开始I/O操作。通常，它与存储设备的扇区大小或文件系统的块大小对齐。
• 示例：对于扇区大小为 512 字节的存储设备，对齐到 512 的倍数将是高效 I/O 操作的理想选择。

偏移：

• 用途：偏移量是指文件或存储设备中I/O操作应开始的起始位置。
• 计算：它是从文件或设备的开头到所需的 I/O 操作起点的距离，以字节为单位。
• 示例： 如果您想从文件的第 10 个块开始读/写，则偏移量将为块大小乘以 10。

数：

• 用途： Count 表示单次 I/O 操作中要读取或写入的数据量。
• 计算： 它以字节为单位，确定传输数据的大小。
• 示例： 如果您想在一次操作中读/写 4 KB（4096 字节）数据，则计数将为 4096。

对齐缓冲区：

• 目的：为了有效地执行直接I/O，使用对齐缓冲区至关重要。
• 计算： 为 I/O 缓冲区分配内存，并确保其与存储设备的块大小或其倍数对齐。
• 示例：如果存储设备的块大小为 4 KB，则分配 4 KB 倍数的缓冲区以确保对齐。

总结：

1. 对齐缓冲区： 分配与存储设备的块大小对齐的内存。
2. 计算偏移量：确定文件或设备内I/O操作的起始位置。
3. 指定计数：定义要读取或写入的数据量（以字节为单位）。
4. 使用对齐的内存访问：确保所有内存访问都与存储设备的块大小对齐。

这些方面对于在 Linux 存储 I/O 操作中有效利用

O_DIRECT

、确保最佳性能以及与存储设备特性的兼容性至关重要。