分散/聚集IO（scatter/gather)及iovec结构体

Posted 2020-11-20 embedded-linux

分散/聚集 I/O是一种可以在单次系统调用中对多个缓冲区输入输出的方法，可以把多个缓冲区的数据写到单个数据流，也可以把单个数据流读到多个缓冲区中。其命名的原因在于数据会被分散到指定缓冲区向量，或者从指定缓冲区向量中聚集数据。这种输入输出方法也称为向量 I/O（vector I/O）。与之不同，标准读写系统调用（read，write）可以称为线性I/O（linear I/O）。

与线性 I/O 相比，分散/聚集 I/O 有如下几个优势：

编码模式更自然

如果数据本身是分段的（比如预定义的结构体的变量），向量 I/O 提供了直观的数据处理方式。

效率更高

单个向量 I/O 操作可以取代多个线性 I/O 操作。

性能更好

除了减少了发起的系统调用次数，通过内部优化，向量 I/O 可以比线性 I/O 提供更好的性能。

支持原子性

和多个线性 I/O 操作不同，一个进程可以执行单个向量 I/O 操作，避免了和其他进程交叉操作的风险。

函数原型

       #include <sys/uio.h>
       ssize_t readv(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt);
       ssize_t writev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt);
       ssize_t preadv(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, off_t offset);
       ssize_t pwritev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, off_t offset);

read or write data into multiple buffers.

The  readv()  system  call reads iovcnt buffers from the file associated with the file descriptor fd into the buffers described by iov ("scatter input").
The writev() system call writes iovcnt buffers of data described by iov to the file associated with the file descriptor fd ("gather output").

The pointer iov points to an array of iovec structures, defined in <sys/uio.h> as:

           struct iovec {
               void  *iov_base;    /* Starting address ,向量缓冲区地址*/
               size_t iov_len;     /* Number of bytes to transfer, 向量缓冲区大小，以字节为单位*/
           };

 

示例

           char *str0 = "hello ";
           char *str1 = "world
";
           struct iovec iov[2];
           ssize_t nwritten;

           iov[0].iov_base = str0;
           iov[0].iov_len = strlen(str0);
           iov[1].iov_base = str1;
           iov[1].iov_len = strlen(str1);

           nwritten = writev(STDOUT_FILENO, iov, 2);

 

参考：

1. 分散/聚集 I/O(scatter-gather I/O)