Основы программирования в Linux - Мэтью Нейл

3. Выполнение программы даст результат, похожий на следующий:

$ <b>TIMEPORMAT=&quot;&quot; time ./copy_system</b>

4.67user 146.90system 2:32.57elapsed 99%CPU

...

$ <b>ls -ls file.in file.out</b>

1029 -rw-r--r-- 1 neil users 1048576 Sep 17 10:46 file.in

1029 -rw------- 1 neil users 1048576 Sep 17 10:51 file.out

Как это работает

Вы используете команду time для определения времени выполнения программы. В ОС Linux переменная TIMEFORMAT применяется для переопределения принятого по умолчанию в стандарте POSIX формата вывода времени, в который не включено время использования ЦПУ. Как видите, что в этой очень старой системе входной файл file.in размером 1 Мбайт был успешно скопирован в файл file.out, созданный с правами на чтение/запись только для владельца. Копирование заняло две с половиной минуты и затратило фактически все доступное время ЦПУ. Программа так медлительна потому, что вынуждена была выполнить более двух миллионов системных вызовов.

В последние годы ОС Linux продемонстрировала огромные успехи в повышении производительности системных вызовов и файловой системы. Для сравнения аналогичный тест с применением ядра 2.6 занял чуть менее 14 секунд:

$ <b>TIMEFORMAT=&quot;&quot; time ./copy_system</b>

2.08user 10.59system 0:13.74elapsed 92%CPU

...

Вы можете добиться лучших результатов, копируя блоки большего размера. Взгляните на модифицированную программу copy_block.c, которая копирует файл блоками в 1 Кбайт и снова использует системные вызовы.

#include &lt;unistd.h&gt;

#include &lt;sys/stat.h&gt;

#include &lt;fcntl.h&gt;

#include &lt;stdlib.h&gt;

int main() {

<i> char block[1024];</i>

 int in, out;

 int nread;

 in = open(&quot;file.in&quot;, O_RDONLY);

 out = open(&quot;file.out&quot;, O_WRONLY|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR);

<i> while((nread = read(in, block, sizeof(block))) &gt; 0)</i>

<i>  write(out, block, nread);</i>

 exit(0);

}

Теперь испытайте программу, но сначала удалите старый выходной файл.

$ <b>rm file.out</b>

$ <b>TIMEFORMAT=&quot;&quot; time ./copy_block</b>

0.00user 0.02system 0:00.04elapsed 78%CPU

...

Как это работает

Теперь программа выполняется только сотые доли секунды, поскольку ей требуется около 2000 системных вызовов. Конечно, это время очень зависит от системы, но оно показывает, что системные вызовы сопряжены с поддающимися измерению издержками, поэтому их применение стоит оптимизировать.

Другие системные вызовы для управления файлами

Существует ряд других системных вызовов, оперирующих низкоуровневыми дескрипторами файлов. Они позволяют программе контролировать использование файла, возвращая информацию о его состоянии,

Системный вызов lseek задает указатель текущей позиции чтения/записи дескриптора файла, т.е. вы можете применять его для установки в файле места, с которого будет происходить следующее считывание или на которое будет производиться следующая запись. Вы можете задать указатель на абсолютную позицию файла или позицию, относительно текущего положения указателя или конца файла.

<b>#include &lt;unistd.h&gt;</b>

<b>#include &lt;sys/types.h&gt;</b>

<b>off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence);</b>

Параметр offset применяется для указания позиции, а параметр whence определяет способ применения offset и может принимать следующие значения:

□ SEEK_SET — offset задает абсолютную позицию;

□ SEEK_CUR — offset задается относительно текущей позиции;

□ SEEK_END — offset задается относительно конца файла.

Вызов lseek возвращает величину параметра offset в байтах, измеряемую от начала файла, для которого установлен указатель, или -1 в случае неудачного завершения. Тип данных off_t, применяемый для параметра offset в операциях поиска, — зависящий от реализации тип integer (целое), определенный в файле sys/types.h.

Системный вызов fstat возвращает информацию о состоянии файла, ассоциированного с открытым дескриптором файла. Эта информация записывается в структуру buf, адрес которой передается как параметр.

Далее приведена синтаксическая запись вызовов.

<b>#include &lt;unistd.h&gt;</b>

<b>#include &lt;sys/stat.h&gt;</b>

<b>#include &lt;sys/types.h&gt;</b>

<b>int fstat(int fildes, struct stat *buf);</b>

<b>int stat(const char *path, struct stat *buf);</b>

<b>int lstat(const char *path, struct stat *buf);</b>

Учтите, что включение файла sys/types.h не обязательное, но мы рекомендуем включать его при использовании системных вызовов, поскольку некоторые из их определений применяют для стандартных типов псевдонимы, которые могут измениться когда-нибудь.

Родственные функции stat и lstat возвращают информацию о состоянии названного файла. Они возвращают те же результаты за исключением того, что файл является символической ссылкой. Вызов lstat возвращает данные о самой ссылке, а вызов stat — о файле, на который ссылка указывает.