Direct IO, O_DIRECT (C File IO)

참고한 것들

• Linux man
• IBM docs
• 스댕 - darwin O_DIRECT
• 스댕 - 512 align
• 스댕 - posix_memalign
• 스댕 - GNU SOURCE

TL;DR §

Direct IO?

• … 가 뭔지는 MMAP 글 에서 확인하자.

Header 정보

HEADER	FUNCTION
fcntl.h	open
stdlib.h	posix_memalign
unistd.h	write

#define _GNU_SOURCE
 
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
 
#define F_BLOCK_SIZE (512)
#define F_BUF_SIZE (F_BLOCK_SIZE * 1)
 
int d_write(char *filename, char *content) {
	int fd = open(filename, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC | O_DIRECT,
			0644);
	if (fd == -1) {
		return 1;
	}
 
	char *buf;
	posix_memalign((void**)&buf, F_BLOCK_SIZE, F_BUF_SIZE);
	memset(buf, 0, F_BUF_SIZE);
 
	memcpy(buf, content, strlen(content));
 
	if (write(fd, buf, F_BUF_SIZE) == -1) {
		free(buf);
		close(fd);
		return 1;
	}
 
	if (fsync(fd) == -1) {
		free(buf);
		close(fd);
		return 1;
	}
 
	free(buf);
	close(fd);
	return 0;
}
 
int d_read(char *filename) {
	int fd = open(filename, O_RDONLY | O_DIRECT, 0644);
	if (fd == -1) {
		return 1;
	}
 
	char *buf;
	posix_memalign((void**)&buf, F_BLOCK_SIZE, F_BUF_SIZE);
	memset(buf, 0, F_BUF_SIZE);
 
	if (read(fd, buf, F_BUF_SIZE) == -1) {
		free(buf);
		close(fd);
		return 1;
	}
 
	printf("READ=%s\n", buf);
 
	free(buf);
	close(fd);
	return 0;
}
 
int main() {
	char *filename = "example_file.txt";
	char *content = "example content";
 
	d_write(filename, content);
	d_read(filename);
}

주의 (참고) 사항 §

기타 함수 참고

• memcpy, memset
• open, write, read, close

O_DIRECT §

• O_DIRECT 는 Linux extension 이다. darwin (Mac OS) 에서는 안통한다 (뿅).
• 컴파일할 때 _GNU_SOURCE 옵션이 있어야 한다.
  • 이건 #include <fcntl.h> 전에 #define _GNU_SOURCE 를 명시하거나
  • GCC option 으로 -D_GNU_SOURCE 를 적어주면 된다.

posix_memalign() §

• Direct IO 를 하려면 buffer 가 align 되어 있어야 한다.
• 구체적인 조건은 (뿅):
  • IO size 가 512byte 의 배수여야 한다.
  • File offset 도 512byte 의 배수여야 한다.
  • Memory 의 buffer 는 512byte 에 align 되어 있어야 한다.
• 이를 위해서 저 posix_memalign() 를 사용하는 것.
  • 이놈은 malloc 처럼 동적할당을 해주되, 해당 memory 공간이 align 되어 있도록 할당해준다.
• 이놈의 함수 선언은 요래 돼있다.

int posix_memalign(void **_memptr_, size_t _alignment_, size_t _size_);

• 여기서 주목할 것은 _alignment_ 와 _size_ 이다.
  • _alignment_: 이놈이 어떻게 align 할 것인지에 대한 인자이다. Direct IO 를 위해서는 512 를 넣어줘야 한다.
  • _size_: 이놈이 buffer size 를 얼마로 할 것이냐에 대한 인자이다. Direct IO 를 위해서는 512 의 배수를 넣어줘야 한다.