从具有 O_DIRECT 的 HDD 读取（）失败并显示 22（EINVAL，无效参数）

Posted 2023-03-17

【中文标题】从具有 O_DIRECT 的 HDD 读取（）失败并显示 22（EINVAL，无效参数）

【英文标题】：read() from a HDD with O_DIRECT fails with 22 (EINVAL, Invalid Argument)

【发布时间】：2012-06-15 07:52:37

【问题描述】：

我想从 SATA HDD /dev/sdd 制作一个基本的 read()。 write() 似乎有效。 read() 和 write() 也可以在没有 O_DIRECT 标志的情况下工作。我读过，它必须与块大小对齐。所以我用它来获取块大小：

root$ blockdev --getsize /dev/sdd
488397168

root$ blockdev --getsize64 /dev/sdd
250059350016

root$ python -c "print 250059350016.0/488397168"
512.0

如您所见，我有根。硬盘通过 PCIe SATA 卡连接，lspci -vv 向我展示了它使用基本的 ahci (drivers/ata/ahci.c) 驱动程序。 我在 64 位 Power Architecture 上使用 3.2.0 Linux 内核。

这是我的代码：

#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
#include <errno.h>

int main() 

    int r;
    char *buffer, *tmp_buffer;
    // alloc more than necesarry to align the real buffer
    tmp_buffer = malloc(2*512*sizeof(char)); 
    long align = (unsigned long)tmp_buffer%512;
    printf("tmp_buffer is at: %x \% 512 = %d\n",tmp_buffer,align);

    buffer = tmp_buffer+(512-align);
    printf("buffer is at: %x \% 512 = %d\n",buffer,(unsigned long)buffer%512);

    memset(buffer,0,sizeof(512));

    // OPEN
    int fd = open("/dev/sdd",O_DIRECT | O_RDWR | O_SYNC);
    if(fd!=3) printf("fd = %d\n",fd);

    // READ
    printf("try to read and then dump buffer:\n");

    r = read(fd,buffer,sizeof(512));
    if(r == -1) printf("Error: %s\n",strerror(errno));
    else 
        // DUMP BUFFER
        int i;
        for(i=0; i<sizeof(512); i++)
            printf("%c",buffer[i]);
    
    printf("\n");
    return 0;

输出是：

tmp_buffer is at: 1cc80010 % 512 = 16
buffer is at: 1cc80200 % 512 = 0
try to read and then dump buffer:
Error: Invalid argument

编辑： 我已经按照 Brett Hale 的回答更新了我的来源。不幸的是，我仍然得到错误。我找出块大小的方法可以吗？我做对了吗？

非常感谢您的阅读， 费边

【参考方案1】：

直接 DMA 传输通常需要对齐缓冲区。来自man：

O_DIRECT 标志可能对长度和地址施加对齐限制 用户空间缓冲区的数量和 I/O 的文件偏移量。 ... 在 Linux 2.6 下，对齐到 512 字节边界就足够了。

所以char buffer[512]; 可能需要与一个 512 字节的地址对齐。

可能无法在堆栈上实现这种对齐，因此类似于：

static char buffer[512] __attribute__ ((__aligned__ (512)));

可能会起作用。或者这种对齐方式可能会在堆栈上起作用。或者，如果您使用的是 x86，则可以使用 <mm_malloc.h> 内在支持函数：_mm_malloc 和 _mm_free。

【讨论】：

啊我必须对齐我的缓冲区？我认为文件指针的位置必须始终对齐（所以 0 可以），并且在后面对齐 512 字节是正确的方法。我已经更新了我的源代码，但我仍然得到错误。你会这么好心并检查我做了什么吗？ :)

@samuirai，有一个有趣的线程 here (2.6.x) 来自老板的 cmets。

是的，我读过这个。对于这个项目，速度和电源故障证明非常重要。我必须测量我们能写多快的时间。我太不知道了，无法质疑这个：/

【参考方案2】：

顺便说一句，对齐总是不需要是 512 字节的倍数。这取决于设备块大小。您应该使用带有 BLKSSZGET 的 ioctl 找到它。如果在使用 O_DIRECT 时读取未与此值对齐，则 read() 将失败并返回 EINVAL。