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Linux大文件重定向和管道的效率对比

Linux入门
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# 命令1,管道导入shell> cat huge_dump.sql | mysql -uroot;
# 命令2,重定向导入shell> mysql -uroot 

大家先看一下上面二个命令,假如huge_dump.sql文件很大,然后猜测一下哪种导入方式效率会更高一些?

以下来自@阿里褚霸的分享:

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这个问题挺有意思的,我的第一反应是:

没比较过,应该是一样的,一个是cat负责打开文件,一个是bash

这种场景在MySQL运维操作里面应该比较多,所以就花了点时间做了个比较和原理上的分析:
我们先构造场景:
首先准备一个程序b.out来模拟mysql对数据的消耗:

int main(int argc, char *argv[])  while(fread(buf, sizeof(buf), 1, stdin) > 0);    return 0;}$  gcc  -o b.out b.c$ ls|./b.out

再来写个systemtap脚本用来方便观察程序的行为。

$ cat test.stpfunction should_log(){  return (execname() == "cat" ||      execname() == "b.out" ||      execname() == "bash") ;}probe syscall.open,      syscall.close,      syscall.read,      syscall.write,      syscall.pipe,      syscall.fork,      syscall.execve,      syscall.dup,      syscall.wait4{  if (!should_log()) next;  printf("%s -> %s\n", thread_indent(0), probefunc());}probe kernel.function("pipe_read"),      kernel.function("pipe_readv"),      kernel.function("pipe_write"),      kernel.function("pipe_writev"){  if (!should_log()) next;  printf("%s -> %s: file ino %d\n",  thread_indent(0), probefunc(), __file_ino($filp));}probe begin { println(":~") }

这个脚本重点观察几个系统调用的顺序和pipe的读写情况,然后再准备个419M的大文件huge_dump.sql,在我们几十G内存的机器很容易在内存里放下:

$ sudo dd if=/dev/urandom of=huge_dump.sql bs=4096 count=102400102400+0 records in102400+0 records out419430400 bytes (419 MB) copied, 63.9886 seconds, 6.6 MB/s

因为这个文件是用bufferio写的,所以它的内容都cache在pagecahce内存里面,不会涉及到磁盘。

好了,场景齐全了,我们接着来比较下二种情况下的速度,第一种管道:

# 第一种管道方式$ time (cat huge_dump.sql|./b.out)real    0m0.596suser    0m0.001ssys     0m0.919s# 第二种重定向方式$ time (./b.out 

从执行时间数看出来速度有3倍左右的差别了,第二种明显快很多。

是不是有点奇怪?好吧我们来从原来上面分析下,还是继续用数据说话:

这次准备个很小的数据文件,方便观察然后在一个窗口运行stap

echo hello > huge_dump.sql$ sudo stap test.stp:~     0 bash(26570): -> sys_read     0 bash(26570): -> sys_read     0 bash(26570): -> sys_write     0 bash(26570): -> sys_read     0 bash(26570): -> sys_write     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_pipe     0 bash(26570): -> sys_pipe     0 bash(26570): -> do_fork     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> do_fork     0 bash(13775): -> sys_close     0 bash(13775): -> sys_read     0 bash(13775): -> pipe_read: file ino 20906911     0 bash(13775): -> pipe_readv: file ino 20906911     0 bash(13776): -> sys_close     0 bash(13776): -> sys_close     0 bash(13776): -> sys_close     0 bash(13776): -> do_execve     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(13775): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_wait4     0 bash(13775): -> sys_close     0 bash(13775): -> sys_close     0 b.out(13776): -> sys_close     0 b.out(13776): -> sys_close     0 bash(13775): -> do_execve     0 b.out(13776): -> sys_open     0 b.out(13776): -> sys_close     0 b.out(13776): -> sys_open     0 b.out(13776): -> sys_read     0 b.out(13776): -> sys_close     0 cat(13775): -> sys_close     0 cat(13775): -> sys_close     0 b.out(13776): -> sys_read     0 b.out(13776): -> pipe_read: file ino 20906910     0 b.out(13776): -> pipe_readv: file ino 20906910     0 cat(13775): -> sys_open     0 cat(13775): -> sys_close     0 cat(13775): -> sys_open     0 cat(13775): -> sys_read     0 cat(13775): -> sys_close     0 cat(13775): -> sys_open     0 cat(13775): -> sys_close     0 cat(13775): -> sys_open     0 cat(13775): -> sys_read     0 cat(13775): -> sys_write     0 cat(13775): -> pipe_write: file ino 20906910     0 cat(13775): -> pipe_writev: file ino 20906910     0 cat(13775): -> sys_read     0 b.out(13776): -> sys_read     0 b.out(13776): -> pipe_read: file ino 20906910     0 b.out(13776): -> pipe_readv: file ino 20906910     0 cat(13775): -> sys_close     0 cat(13775): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_wait4     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_wait4     0 bash(26570): -> sys_write

stap在收集数据了,我们在另外一个窗口运行管道的情况:

$ cat huge_dump.sql|./b.out

我们从systemtap的日志可以看出:

  1. bash fork了2个进程。
  2. 然后execve分别运行cat 和 b.out进程, 这二个进程用pipe通信。
  3. 数据从由cat从 huge_dump.sql读出,写到pipe,然后b.out从pipe读出处理。

那么再看下命令2重定向的情况:

$ ./b.out  sys_read     0 bash(26570): -> sys_read     0 bash(26570): -> sys_write     0 bash(26570): -> sys_read     0 bash(26570): -> sys_write     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_pipe     0 bash(26570): -> do_fork     0 bash(28926): -> sys_close     0 bash(28926): -> sys_read     0 bash(28926): -> pipe_read: file ino 20920902     0 bash(28926): -> pipe_readv: file ino 20920902     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_close     0 bash(26570): -> sys_wait4     0 bash(28926): -> sys_close     0 bash(28926): -> sys_open     0 bash(28926): -> sys_close     0 bash(28926): -> do_execve     0 b.out(28926): -> sys_close     0 b.out(28926): -> sys_close     0 b.out(28926): -> sys_open     0 b.out(28926): -> sys_close     0 b.out(28926): -> sys_open     0 b.out(28926): -> sys_read     0 b.out(28926): -> sys_close     0 b.out(28926): -> sys_read     0 b.out(28926): -> sys_read     0 bash(26570): -> sys_wait4     0 bash(26570): -> sys_write     0 bash(26570): -> sys_read
  1. bash fork了一个进程,打开数据文件。
  2. 然后把文件句柄搞到0句柄上,这个进程execve运行b.out。
  3. 然后b.out直接读取数据。

现在就非常清楚为什么二种场景速度有3倍的差别:
命令1,管道方式: 读二次,写一次,外加一个进程上下文切换。
**命令2,重定向方式:**只读一次。

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作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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