Windows 系统 I/O 架构: 一览60

Windows 操作系统提供了一个 robust 的 I/O 架构，旨在高效处理输入和输出操作。该架构主要基于以下概念：

I/O 请求数据包 (IRP)

IRP 是 Windows 系统中 I/O 操作的抽象。它包含有关要执行的 I/O 操作、相关数据以及操作状态的信息。IRP 在 I/O 子系统中的各种组件之间传递，从而允许它们协调 I/O 请求的处理。

I/O 管理器

I/O 管理器是 Windows I/O 架构的核心组件。它负责管理 IRP 的执行，协调对设备驱动程序的访问，并为用户模式应用程序提供 I/O 服务。

文件系统

文件系统在文件和目录中提供对存储数据的抽象。它们定义了存储在特定设备上的数据的格式和组织方式。Windows 支持多种文件系统，例如 NTFS、FAT32 和 exFAT。

设备驱动程序

设备驱动程序是软件组件，充当 I/O 管理器和特定硬件设备之间的接口。它们处理与设备相关的 I/O 操作，例如读写、设备控制和中断处理。

I/O 优先级

Windows 根据优先级调度 I/O 请求。可以通过使用 I/O 优先级 boost 接口或指定 IRP 的优先级来设置 I/O 请求的优先级。这允许应用程序控制其 I/O 操作的顺序。

缓存和预读

Windows 使用缓存和预读来优化 I/O 性能。缓存机制将最近访问的数据存储在内存中，以加快后续请求的处理速度。预读技术会提前读取数据，以防止由于数据不可用而导致的延迟。

I/O 操作的类型

Windows I/O 架构支持以下类型的 I/O 操作：* 读写操作：从设备读取或向设备写入数据。
* 设备控制操作：执行设备特定的操作，例如更改设备设置或获取状态信息。
* 查询信息操作：检索有关设备或其配置的信息。

I/O 相关性能计数器

Windows 提供了一系列 I/O 相关性能计数器，允许管理员监视和分析系统的 I/O 行为。这些计数器包括 I/O 传输率、平均 I/O 等待时间和磁盘队列长度。

故障处理

Windows I/O 架构提供了一个 robust 的故障处理机制。当 I/O 操作失败时，系统会尝试自动恢复操作或通知应用程序错误。这有助于保持 I/O 子系统的可靠性。

应用程序开发人员注意事项

应用程序开发人员在编写使用 Windows I/O 架构的程序时应注意以下几点：* 使用异步 I/O：异步 I/O 可以提高 I/O 性能，特别是对于 I/O 密集型应用程序。
* 管理 I/O 句柄：I/O 句柄用于标识打开的文件或设备。应用程序应正确管理 I/O 句柄，并在不再需要时将其关闭。
* 处理 I/O 错误：应用程序应做好处理 I/O 错误的准备。错误可以以各种方式发生，并且应用程序应相应地对其进行处理。
* 遵循 I/O 最佳实践：遵循 Microsoft 提供的 I/O 最佳实践可以帮助应用程序实现最佳性能和可靠性。

2024-12-13

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