Ποιες είναι μερικές προηγμένες λειτουργίες I/O

buffered I/o

Μία από τις θεμελιώδεις προηγμένες τεχνικές I/O στο GO χρησιμοποιεί το Buffered I/O για να βελτιστοποιήσει την απόδοση. Το πακέτο "Bufio` παρέχει ρυθμισμένους αναγνώστες και συγγραφείς που τυλίγουν γύρω από τις βασικές λειτουργίες I/O για να μειώσουν τις άμεσες κλήσεις συστήματος, οι οποίες είναι δαπανηρές από την άποψη της απόδοσης. Αντί να διαβάζετε ή να γράφετε byte-byte-byte, το οποίο θα περιλάμβανε ένα σύστημα που καλεί κάθε φορά που ρυθμίζει το I/O διαβάζει και γράφει μεγαλύτερα κομμάτια δεδομένων ταυτόχρονα, προσωρινά προσωρινά σε buffer μνήμης.

Η χρήση του ρυθμισμένου εισόδου/εξόδου είναι επωφελής όταν ασχολείστε με μικρές αναγνώσεις/γράφει συχνά, όπως η ανάγνωση γραμμής ανά γραμμή από ένα αρχείο ή η σύνταξη μικρών μηνυμάτων σε μια υποδοχή δικτύου. Το buffer συσσωρεύει δεδομένα μέχρι να φτάσει στην χωρητικότητα και στη συνέχεια να το ξεπλύνει σε μία κλήση συστήματος. Αυτό μειώνει τα γενικά έξοδα και βελτιώνει την απόδοση. Επιπλέον, οι ρυθμισμένες λειτουργίες επιτρέπουν μεθόδους όπως το `readline` που επιστρέφουν αποτελεσματικά.

Το buffered writing υποστηρίζεται από τύπους όπως το `bufio.writer`, το οποίο αποδίδει και υλοποιεί μεθόδους όπως το` flush` για να γράφει ρητά ρυθμισμένα δεδομένα, δίνοντας ακριβή έλεγχο όταν αποστέλλονται δεδομένα. Ομοίως, το `bufio.reader` buffers εισόδου και υποστηρίζει λειτουργίες όπως` peek` και `readslice`.

Βελτιστοποιήσεις I/O που βασίζονται σε διεπαφή

Το πακέτο "IO` είναι χτισμένο γύρω από ένα σύνολο διεπαφών όπως" Reader ",` συγγραφέας ', `readwriter',` readcloser`, `writecloser 'και άλλοι που τυποποιούν τις αφαίρεσης εισόδου/εξόδου. Οι πιο προηγμένες στρατηγικές βελτιστοποίησης περιλαμβάνουν την υλοποίηση πρόσθετων διεπαφών που επιτρέπουν άμεσες μεταφορές μεταξύ των αναγνωστών και των συγγραφέων χωρίς ενδιάμεση ρυθμίσματα από τη λειτουργία `io.copy`.

- Η διεπαφή Writerto` ορίζει μια μέθοδο `writeto (w writer) (n int64, σφάλμα σφάλματος), επιτρέποντας σε έναν τύπο να γράψει τα δεδομένα του απευθείας σε έναν` συγγραφέα '.
- Η διεπαφή readerfrom` ορίζει μια μέθοδο `readfrom (r reader) (n int64, σφάλμα σφάλματος)`, επιτρέποντας σε έναν τύπο να διαβάζει δεδομένα απευθείας από έναν `reader '.

Όταν αυτές οι διεπαφές εφαρμόζονται από την πηγή (αναγνώστη) ή τον προορισμό (συγγραφέα), το `io.copy` χρησιμοποιεί αυτές τις βελτιστοποιημένες μεθόδους για τη μεταφορά δεδομένων αποτελεσματικά, αποφεύγοντας μια ενδιάμεση κατανομή buffer και μειώνοντας τη χρήση της μνήμης και την αντιγραφή των γενικών εξόδων.

σωλήνες σε μνήμη

Το Go παρέχει τη λειτουργία `io.pipe ()` που επιστρέφει ένα συνδεδεμένο ζεύγος `pipereader 'και` pipewriter'. Αυτός ο σωλήνας λειτουργεί συγχρονισμένα και στη μνήμη, όπου γράφει στο μπλοκ `Pipewriter 'μέχρι να διαβαστούν τα δεδομένα από το` pipereader'. Αυτό καθιστά ένα ισχυρό πρωτόγονο για τη σύνδεση κώδικα που αναμένει έναν «αναγνώστη» με κώδικα που παρέχει έναν «συγγραφέα», όπως η σύνδεση goroutines για τη ροή δεδομένων ή τις λειτουργίες αλυσίδας χωρίς ενδιάμεση αποθήκευση.

Οι σωλήνες χρησιμοποιούνται εσωτερικά στην τυποποιημένη βιβλιοθήκη της GO, για παράδειγμα, με το `os/exec.cmd` για να συνδέσετε τις τυπικές ροές εισόδου/εξόδου των υποεπεξεργασιών, επιτρέποντας τους εκλεπτυσμένους αγωγούς διεργασίας.

ασύγχρονη I/O και Goroutines

Το μοντέλο ταυτόχρονα το μοντέλο της GO αλλάζει θεμελιωδώς τον τρόπο συμπεριφοράς των λειτουργιών I/O. Αν και το API Go I/O φαίνεται σύγχρονο, οι Goroutines σε συνδυασμό με τον προγραμματιστή χρόνου εκτέλεσης του Go κάνουν τις κλήσεις I/O που δεν μπλοκάρει από την άποψη του συστήματος. Όταν ένα goroutine εκτελεί μπλοκαρίσματα I/O, το Go Runtime Parks το goroutine και προγραμματίζει άλλες goroutines σε διαθέσιμα νήματα OS. Αυτό δημιουργεί την ψευδαίσθηση των ασύγχρονων, μη αποκλειστικών I/O χωρίς ρητά πρότυπα προγραμματισμού Async όπως το ASYNC/imait.

Αυτό το μοντέλο επιτρέπει την υψηλή ταυτότητα με απλούστερο κώδικα. Η μπλοκάρισμα του I/O μέσα σε ένα goroutine δεν εμποδίζει ολόκληρο το νήμα. Αντ 'αυτού, τα πολυπλέκτες χρόνου εκτέλεσης πολλαπλών goroutines σε λιγότερα νήματα OS. Αυτό υποστηρίζει τις κλιμακούμενες και ανταποκρινόμενες εφαρμογές, ειδικά για τους διακομιστές δικτύου που χειρίζονται πολλές συνδέσεις ταυτόχρονα.

Εργασία με πολλούς συγγραφείς και αναγνώστες

Το Go's `io.multiwriter 'κατασκευάζει έναν συγγραφέα που διπλώνει όλα τα γράφει σε πολλούς υποκείμενους συγγραφείς, παρόμοιοι με την εντολή unix` tee'. Αυτό είναι χρήσιμο για την καταγραφή, τη μετάδοση ροών δεδομένων ή την αναπαραγωγή της παραγωγής σε διάφορους προορισμούς ταυτόχρονα. Σφάλματα σε μεμονωμένους συγγραφείς σταματούν τη συνολική λειτουργία, εξασφαλίζοντας τη διάδοση σφαλμάτων.

Από την πλευρά του αναγνώστη, οι λειτουργίες όπως το `io.sectionreader` επιτρέπουν την τεμαχισμό μιας ροής δεδομένων. Αυτό επιτρέπει την ανάγνωση συγκεκριμένων τμημάτων ενός υποκείμενου `readerat`, χρήσιμου όταν εργάζεστε με μεγάλα αρχεία ή κατακερματισμένες πηγές δεδομένων.

Αρχείο I/O Σκέψεις και αποτελεσματική ανάγνωση/γραφή

Το αρχείο I/O μπορεί να βελτιστοποιηθεί συνδυάζοντας τις παραπάνω αρχές. Χρησιμοποιήστε το `os.file` για πρόσβαση περιγραφής αρχείων ακατέργαστου αρχείου και, στη συνέχεια, τυλίξτε το σε` bufio.reader` ή `bufio.writer` για buffered reads και γράφει. Κατά την ανάγνωση ή τη σύνταξη μεγάλων αρχείων ή δεδομένων, τα ρυθμισμένα I/O ελαχιστοποιούν τις κλήσεις του συστήματος και μειώνουν την καθυστέρηση.

Η αναζήτηση υποστήριξης μέσω της μεθόδου "Seek" (που εφαρμόζεται στο `os.file` και άλλοι) επιτρέπει τη μετακίνηση της μετατόπισης ανάγνωσης/εγγραφής, κρίσιμη για τις λειτουργίες I/O τυχαίας πρόσβασης.

Για την ανάγνωση ενός ολόκληρου αρχείου ή ροής αποτελεσματικά, το `io.readall` (από το GO 1.16) διαβάζει μέχρι το EOF και επιστρέφει το πλήρες περιεχόμενο. Σε συνδυασμό με το buffered I/O, αυτή η μέθοδος εξισορροπεί την ευκολία και την απόδοση.

Προχωρημένα μοτίβα I/O με πλαίσιο και ακύρωση

Ενώ οι βασικές λειτουργίες εισόδου/εξόδου στο GO δεν υποστηρίζουν εγγενή ακύρωση, η εισαγωγή του πακέτου «πλαισίου» παρέχει έναν μηχανισμό για τη διάδοση σημάτων ακύρωσης. Πολλές σύγχρονες βιβλιοθήκες αποδέχονται ένα αντικείμενο «πλαισίου» για να επιτρέπεται η ακύρωση ή η χρονική στιγμή του I/O ή άλλων λειτουργιών. Η ενσωμάτωση του πλαισίου με το I/O είναι ένα κοινό μοτίβο στον προγραμματισμό δικτύου ή στις μακροπρόθεσμες λειτουργίες για την απελευθέρωση των πόρων αμέσως όταν δεν χρειάζεται πλέον.

Προσαρμοσμένες εφαρμογές και επεκτάσεις I/O

Το Go διευκολύνει τη δημιουργία προσαρμοσμένων τύπων I/O εφαρμόζοντας τις βασικές διεπαφές. Αυτό μπορεί να επεκταθεί στην κατασκευή προηγμένων κατασκευών όπως κρυπτογραφημένα I/O, στρώματα συμπίεσης ή πρωτόκολλα δικτύου. Για παράδειγμα, ένας προσαρμοσμένος `reader` μπορεί να αποκρυπτογραφήσει τα δεδομένα σε fly, ή ένας` συγγραφέας 'μπορεί να συμπιέσει τα εξερχόμενα δεδομένα.

Αυτοί οι προσαρμοσμένοι τύποι μπορούν να αλληλοσυνδέονται απρόσκοπτα με τυπικές λειτουργίες βιβλιοθήκης όπως `io.copy`, επιτρέποντας τη σύνθεση σύνθετων αγωγών επεξεργασίας με ελάχιστη boilerplate.

Περίληψη των βασικών προχωρημένων εννοιών εισόδου/εξόδου στο GO

- Το Buffered I/O με το πακέτο "Bufio` βελτιώνει την απόδοση σε συχνές μικρές αναγνώσεις/γραφές.
- Βελτιστοποιήσεις διεπαφής (`writerto`,` readerfrom ') επιτρέπουν τις μεταφορές δεδομένων μηδενικού αντιγράφου.
- ΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΣΥΝΔΥΑΣΜΕΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ (`io.pipe`) Ενεργοποιήστε την αλυσίδα ρεύματος και την επικοινωνία ταυτόχρονης.
-Η ταυτότητα που βασίζεται στο Goroutine κάνει σύγχρονες κλήσεις I/O που δεν μπλοκάρει κατά το χρόνο εκτέλεσης.
- Οι επιχειρήσεις πολλαπλών γραφείων και των υπηρεσιών αναγνώστη τμήματος διευκολύνουν τη διάσπαση και το τεμαχισμό των προηγμένων ροών.
- Η αποτελεσματική I/O του αρχείου χρησιμοποιεί buffering, αναζήτηση και βελτιστοποιήσεις ανάγνωσης.
- Η ολοκλήρωση του περιβάλλοντος εισάγει τον έλεγχο ακύρωσης και χρονικού ορίου επί του I/O.
- Οι προσαρμοσμένες υλοποιήσεις εισόδου/εξόδου παρέχουν επεκτασιμότητα για κρυπτογράφηση, συμπίεση και χειρισμό πρωτοκόλλων.