ما هي بعض عمليات الإدخال/الإخراج المتقدمة في GO

مخزنة I/O.

واحدة من تقنيات الإدخال/الإخراج المتقدمة التأسيسية في GO هي استخدام I/O المخزنة لتحسين الأداء. توفر حزمة `bufio` القراء والكتاب المخزنة التي تلتقط حول عمليات الإدخال/الإخراج الأساسية لتقليل مكالمات النظام المباشرة ، والتي هي مكلفة من حيث الأداء. بدلاً من قراءة أو كتابة بايت بايت والتي من شأنها أن تتضمن استدعاء النظام في كل مرة تقرأ الإدخال/الإخراج وتكتب قطعًا أكبر من البيانات في وقت واحد ، مع التخزين المؤقت في المخازن المؤقتة للذاكرة.

يعد استخدام الإدخال/الإخراج المخزنة مفيدًا عند التعامل مع القراءات الصغيرة/يكتب بشكل متكرر ، مثل القراءة خطًا على حدة من ملف أو كتابة رسائل صغيرة إلى مقبس الشبكة. يتراكم المخزن المؤقت للبيانات حتى يصل إلى السعة ، ثم يمسحها في مكالمة نظام واحد. هذا يقلل من النفقات العامة ويحسن الإنتاجية. بالإضافة إلى ذلك ، تتيح العمليات المخزنة طرقًا مثل "readline" التي تعيد خطوطها بكفاءة.

يتم دعم الكتابة المخزنة من خلال أنواع مثل `bufio.writer` ، والتي تخزن الإخراج وتنفذ طرقًا مثل" Flush "لكتابة بيانات مخزنة بشكل صريح ، مما يعطي تحكمًا دقيقًا عند إرسال البيانات. وبالمثل ، فإن `bufio.reader` تخلف الإدخال ويدعم عمليات مثل" Peek "و` readslice`.

تحسينات I/O المستندة إلى الواجهة

تم تصميم حزمة Go's 'io `حول مجموعة من الواجهات مثل" القارئ "و" الكاتب "و" ReadWriter "و" ReadCloser "و" SereCloser "وغيرها من عمليات توحيد تجريدات الإدخال/الإخراج. تتضمن استراتيجيات التحسين الأكثر تقدماً تنفيذ واجهات إضافية تسمح بإجراء عمليات نقل مباشرة بين القراء والكتاب دون التخزين المؤقت الوسيط بواسطة وظيفة `io.copy`.

- تعرّف واجهة "Writerto`" WriteTo (W Writer) (N int64 ، ERR ERROR) `الطريقة ، مما يمكّن نوعًا من كتابة بياناته مباشرة إلى" كاتب ".
- تعرّف واجهة `readerfrom` طريقة readfrom (R reader) (n int64 ، err error)` ، مما يسمح لنوع بقراءة البيانات مباشرة من "reader`.

عندما يتم تنفيذ هذه الواجهات بواسطة المصدر (القارئ) أو الوجهة (الكاتب) ، فإن `io.copy` يستخدم هذه الأساليب المحسنة لنقل البيانات بكفاءة ، وتجنب تخصيص العازلة المتوسطة وتقليل استخدام الذاكرة ونسخ النفقات العامة.

الأنابيب في الذاكرة

توفر GO وظيفة "io.pipe ()" التي تُرجع زوجًا متصلاً من "Pipereader" و pipewriter`. يعمل هذا الأنبوب بشكل متزامن وفي الذاكرة ، حيث يكتب إلى كتلة "pipewriter` حتى تتم قراءة البيانات من" pipereader ". هذا يجعلها بدائية قوية لتوصيل التعليمات البرمجية التي تتوقع "قارئًا" برمز يوفر "كاتب" ، مثل توصيل goroutines لدفق البيانات أو عمليات التسلسل دون تخزين وسيطة.

يتم استخدام الأنابيب داخليًا في المكتبة القياسية لـ GO ، على سبيل المثال ، مع `OS/exec.cmd` لتوصيل تدفقات الإدخال/الإخراج القياسية للعمليات الفرعية ، مما يتيح خطوط أنابيب العملية المتطورة.

غير متزامن I/O و Goroutines

نموذج التزامن GO يغير بشكل أساسي كيفية تصرف عمليات الإدخال/الإخراج. على الرغم من أن واجهة برمجة تطبيقات Go I/O تبدو متزامنة ، إلا أن Goroutines مع جدولة وقت تشغيل GO تجعل مكالمات I/O من غير الحظر من منظور النظام. عندما يؤدي goroutine حظر I/O ، فإن Go Runtime Parks the Goroutine ويحدد Goroutines الأخرى على مؤشرات ترابط OS المتاحة. هذا يخلق الوهم من I/O غير متزامن غير متزامن دون أنماط برمجة غير صريحة مثل Async/في انتظار.

يسمح هذا النموذج بالتزامن مع رمز أبسط. حظر الإدخال/الإخراج داخل goroutine لا يمنع الخيط بأكمله ؛ بدلاً من ذلك ، يعدد وقت التشغيل goroutines متعددة على عدد أقل من مؤشرات ترابط OS. وهذا يدعم التطبيقات القابلة للتطوير والسريعة ، خاصة بالنسبة لخوادم الشبكة التي تتعامل مع العديد من الاتصالات بشكل متزامن.

العمل مع العديد من الكتاب والقراء

تقوم Go's `io.multiwriter` بإنشاء كاتب يكرر جميع الكتابة على العديد من الكتاب الأساسيين ، على غرار أمر UNIX` TEE`. هذا مفيد لتسجيل دفق البيانات ، أو تكرار الإخراج عبر عدة وجهات في وقت واحد. تؤدي الأخطاء في الكتاب الفرديين إلى إيقاف العملية الكلية ، مما يضمن انتشار الخطأ.

على جانب القارئ ، تتيح وظائف مثل `io.sectionReader` تقطيع دفق البيانات. يتيح ذلك قراءة أجزاء محددة من "Readerat" ، مفيد عند العمل مع ملفات كبيرة أو مصادر بيانات مجزأة.

ملف I/O اعتبارات وقراءة/كتابة فعالة

يمكن تحسين ملف I/O من خلال الجمع بين المبادئ المذكورة أعلاه. استخدم `os.file` للوصول إلى واصف الملف الخام ، ثم لفه في` bufio.reader` أو `bufio.writer` للقراءات والكتابة المخزنة. عند قراءة أو كتابة ملفات أو مجموعات بيانات كبيرة ، يقلل الإدخال/الإخراج المخزنة من مكالمات النظام ويقلل زمن انتقال.

يتيح البحث عن الدعم عبر طريقة "Seek" (التي تم تنفيذها على "OS.File" وغيرها) تحريك إزاحة القراءة/الكتابة ، وهو أمر بالغ الأهمية لعمليات الإدخال/الإخراج العشوائية.

لقراءة ملف كامل أو دفق بكفاءة ، يقرأ `io.readall` (منذ GO 1.16) حتى EOF ويعيد المحتويات الكاملة. إلى جانب الإدخال/الإخراج المخزنة ، توازن هذه الطريقة الراحة والأداء.

أنماط الإدخال/الإخراج المتقدمة مع السياق والإلغاء

في حين أن عمليات الإدخال/الإخراج الأساسية في GO لا تدعم إلغاء أصلاً ، فإن إدخال حزمة "السياق" يوفر آلية لنشر إشارات الإلغاء. تقبل العديد من المكتبات الحديثة كائن "سياق" للسماح بإلغاء الإدخال/الإخراج أو العمليات الأخرى أو توقيتها. يعد دمج السياق مع I/O نمطًا شائعًا في برمجة الشبكة أو العمليات طويلة الأجل لإصدار الموارد على الفور عند عدم الحاجة إليها.

تطبيقات الإدخال/الإخراج المخصصة

GO يجعل من السهل إنشاء أنواع I/O مخصصة من خلال تنفيذ الواجهات الأساسية. يمكن تمديد ذلك إلى بناء بنيات متقدمة مثل إدخال/إخراج المشفرة أو طبقات الضغط أو بروتوكولات الشبكة. على سبيل المثال ، قد يقوم القارئ المخصص بفك تشفير البيانات أثناء الطيران ، أو قد يضغط "كاتب" على البيانات الصادرة.

يمكن أن تتداخل هذه الأنواع المخصصة بسلاسة مع وظائف المكتبة القياسية مثل `io.copy` ، مما يتيح تكوين خطوط المعالجة المعقدة مع الحد الأدنى من الغلاية.

ملخص مفاهيم I/O الرئيسية المتقدمة في GO

- I/O المخزنة مع حزمة `bufio` يحسن الأداء في القراءات/الكتابة الصغيرة المتكررة.
-
- أنابيب متزامنة في الذاكرة (`io.pipe`) تمكن من التسلل والتواصل التزامن.
-تزامن قائم على Goroutine يجعل مكالمات I/O متزامنة غير حظر في وقت التشغيل.
- تسهل مرافق قارئ القسم المتعددة وقسمة تقسيم الدفق المتقدم والتقطيع.
- ملف I/O الفعال يستخدم التحسينات التخزين المؤقت والبحث والقراءة.
- يوفر تكامل السياق الإلغاء والتحكم في المهلة على الإدخال/الإخراج.
- توفر تطبيقات الإدخال/الإخراج المخصصة قابلية للتشفير والضغط ومعالجة البروتوكول.