檔案緩衝

  • 發行項

本主題涵蓋檔緩衝應用程式控制的各種考慮，也稱為未緩衝的檔案輸入/輸出 (I/O) 。 檔案緩衝通常是由系統在幕後處理，除非另有指定，否則會被視為Windows作業系統內檔案快取的一部分。 雖然有時候會交替使用 快取 和 緩衝 詞彙，但本主題會特別在說明如何與系統 (緩衝處理) 資料互動的內容中特別使用 一 詞，在此內容中，不會直接控制使用者模式應用程式。

使用 CreateFile 函式開啟或建立檔案時，可以指定 FILE_FLAG_NO_BUFFERING 旗標，以停用從檔案讀取或寫入資料的系統快取。 雖然這可提供資料 I/O 緩衝的完整和直接控制，但在檔案和類似的裝置的情況下，必須考慮資料對齊需求。

注意

這項對齊資訊適用于支援搜尋的裝置上的 I/O，以及檔案位置指標的概念 (或位 移) 。 對於不搜尋的裝置，例如具名管道或通訊裝置，關閉緩衝功能可能不需要任何特定的對齊方式。 在此情況下，任何可能藉由對齊而獲得的限制或效率都取決於基礎技術。

 

在簡單範例中，應用程式會使用 FILE_FLAG_NO_BUFFERING 旗標開啟檔案以進行寫入存取，然後使用應用程式內定義的資料緩衝區來執行 WriteFile 函式的呼叫。 在此情況下，此本機緩衝區實際上是此作業唯一存在的檔案緩衝區。 由於實體磁片配置、檔案系統儲存體配置和系統層級的檔案指標位置追蹤，除非本機定義的資料緩衝區符合下一節所討論的特定對齊準則，否則此寫入作業將會失敗。

注意

討論快取不會考慮實體磁片本身的任何硬體快取，這不保證在任何情況下都會直接控制系統。 這不會影響本主題中指定的需求。

 

如需 如何FILE_FLAG_NO_BUFFERING與其他快 取相關旗標互動的詳細資訊，請參閱 CreateFile。

對齊和檔案存取需求

如先前所述，使用 以 FILE_FLAG_NO_BUFFERING開啟的檔案時，應用程式必須符合特定需求。 適用下列特定專案：

  • 如果指定，則檔案存取大小，包括 重迭 結構中的選擇性檔案位移，必須為磁片區磁區大小的整數倍數位節。 例如，如果磁區大小為 512 個位元組，應用程式可以要求讀取和寫入 512、1、024、1、536 或 2，048 個位元組，但不能要求 335、981 或 7，171 個位元組。
  • 讀取和寫入作業的檔案存取緩衝區位址應該與實體磁區對齊，這表示在記憶體中的位址上對齊磁片區實體磁區大小的整數倍數。 視磁片而定，可能不會強制執行此需求。

應用程式開發人員應該記下將新類型的存放裝置引進市場，實體媒體磁區大小為 4，096 個位元組。 這些裝置的產業名稱為「進階格式」。 由於直接引進 4，096 個位元組作為媒體定址單位的相容性問題，暫時相容性解決方案是引進模擬一般 512 位元組磁區存放裝置的裝置，但透過標準 ATA 和 SCSI 命令提供真正的磁區大小相關資訊。

由於此模擬，開發人員基本上需要瞭解兩個磁區大小：

  • 邏輯磁區：用於媒體之邏輯區塊定址的單位。 我們也可以將其視為儲存體可接受的最小寫入單位。 這是「模擬」。
  • 實體磁區：單一作業中完成裝置讀取和寫入作業的單位。 這是不可部分完成寫入的單位，而且需要配合未緩衝的 I/O，才能獲得最佳效能和可靠性特性。

目前大部分的Windows API，例如IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY和GetDiskFreeSpace，都會傳回邏輯磁區大小，但實體磁區大小可透過IOCTL_STORAGE_QUERY_PROPERTY控制程式代碼擷取，以及STORAGE_ACCESS_ALIGNMENT_DESCRIPTOR結構中BytesPerPhysicalSector成員中所包含的相關資訊。 如需範例，請參閱 STORAGE_ACCESS_ALIGNMENT_DESCRIPTOR的範例程式碼。 Microsoft 強烈建議開發人員依照 IOCTL_STORAGE_QUERY_PROPERTY 控制程式代碼所報告的實體磁區大小調整未緩衝 I/O，以確保其應用程式已準備好進行此磁區大小轉換。

Windows Server 2003 和 Windows XP：無法使用STORAGE_ACCESS_ALIGNMENT_DESCRIPTOR結構。 它引進了 Windows Vista 和 Windows Server 2008。

由於讀取和寫入作業的緩衝區位址必須靠磁區對齊，因此應用程式必須直接控制這些緩衝區的配置方式。 磁區對齊緩衝區的其中一種方式是使用 VirtualAlloc 函式來配置緩衝區。 請考慮下列事項：

  • VirtualAlloc 會在系統頁面大小的整數倍數的位址上配置對齊的記憶體。 x64 和 x86 或以 Itanium 為基礎的系統，頁面大小為 4，096 個位元組或 8，192 個位元組。 如需詳細資訊，請參閱 GetSystemInfo 函 式。
  • 磁區大小通常為 512 到 4，096 個位元組，適用于直接存取存放裝置， (硬碟) ，CD-ROM 則為 2，048 個位元組。
  • 頁面和磁區大小都是 2 的威力。

因此，在大部分情況下，頁面對齊記憶體也會與磁區對齊，因為磁區大小大於頁面大小很少的情況。

另一個取得手動對齊記憶體緩衝區的方法，是使用 C Run-Time 程式庫中 的 _aligned_malloc 函式。 如需如何手動控制緩衝區對齊的範例，請參閱 WriteFile的一節中的 C++ 語言程式碼範例。