Skopiuj plik w rozsądny, bezpieczny i skuteczny sposób

Szukam dobrego sposobu na skopiowanie pliku (binarnego lub tekstowego). Napisałem kilka próbek, każdy działa. Ale chcę usłyszeć opinię doświadczonych programistów.

Brakuje mi dobrych przykładów i szukam sposobu, który działa z C++.

ANSI-C-WAY

#include <iostream>
#include <cstdio>    // fopen, fclose, fread, fwrite, BUFSIZ
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    // BUFSIZE default is 8192 bytes
    // BUFSIZE of 1 means one chareter at time
    // good values should fit to blocksize, like 1024 or 4096
    // higher values reduce number of system calls
    // size_t BUFFER_SIZE = 4096;

    char buf[BUFSIZ];
    size_t size;

    FILE* source = fopen("from.ogv", "rb");
    FILE* dest = fopen("to.ogv", "wb");

    // clean and more secure
    // feof(FILE* stream) returns non-zero if the end of file indicator for stream is set

    while (size = fread(buf, 1, BUFSIZ, source)) {
        fwrite(buf, 1, size, dest);
    }

    fclose(source);
    fclose(dest);

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " << end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

POSIX-WAY (K & R używa tego w "języku programowania C", więcej low-level)

#include <iostream>
#include <fcntl.h>   // open
#include <unistd.h>  // read, write, close
#include <cstdio>    // BUFSIZ
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    // BUFSIZE defaults to 8192
    // BUFSIZE of 1 means one chareter at time
    // good values should fit to blocksize, like 1024 or 4096
    // higher values reduce number of system calls
    // size_t BUFFER_SIZE = 4096;

    char buf[BUFSIZ];
    size_t size;

    int source = open("from.ogv", O_RDONLY, 0);
    int dest = open("to.ogv", O_WRONLY | O_CREAT /*| O_TRUNC/**/, 0644);

    while ((size = read(source, buf, BUFSIZ)) > 0) {
        write(dest, buf, size);
    }

    close(source);
    close(dest);

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " << end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

KISS-C++ - Streambuffer-WAY

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    ifstream source("from.ogv", ios::binary);
    ofstream dest("to.ogv", ios::binary);

    dest << source.rdbuf();

    source.close();
    dest.close();

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " <<  end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

COPY-ALGORITHM-C++ - WAY

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <ctime>
#include <algorithm>
#include <iterator>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    ifstream source("from.ogv", ios::binary);
    ofstream dest("to.ogv", ios::binary);

    istreambuf_iterator<char> begin_source(source);
    istreambuf_iterator<char> end_source;
    ostreambuf_iterator<char> begin_dest(dest); 
    copy(begin_source, end_source, begin_dest);

    source.close();
    dest.close();

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " <<  end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

OWN-BUFFER-C++ - WAY

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    ifstream source("from.ogv", ios::binary);
    ofstream dest("to.ogv", ios::binary);

    // file size
    source.seekg(0, ios::end);
    ifstream::pos_type size = source.tellg();
    source.seekg(0);
    // allocate memory for buffer
    char* buffer = new char[size];

    // copy file    
    source.read(buffer, size);
    dest.write(buffer, size);

    // clean up
    delete[] buffer;
    source.close();
    dest.close();

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " <<  end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

LINUX-WAY / / wymaga jądra >= 2.6.33

#include <iostream>
#include <sys/sendfile.h>  // sendfile
#include <fcntl.h>         // open
#include <unistd.h>        // close
#include <sys/stat.h>      // fstat
#include <sys/types.h>     // fstat
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    int source = open("from.ogv", O_RDONLY, 0);
    int dest = open("to.ogv", O_WRONLY | O_CREAT /*| O_TRUNC/**/, 0644);

    // struct required, rationale: function stat() exists also
    struct stat stat_source;
    fstat(source, &stat_source);

    sendfile(dest, source, 0, stat_source.st_size);

    close(source);
    close(dest);

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " <<  end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

Środowisko

• GNU/LINUX (Archlinux)
• Kernel 3.3
• GLIBC-2.15, LIBSTDC++ 4.7( GCC-LIBS), GCC 4.7, Coreutils 8.16
• używanie RUNLEVEL 3 (Multiuser, Network, Terminal, no GUI)
• INTEL SSD-80 GB, wypełniony do 50%
• skopiuj 270 MB OGG-VIDEO-FILE

Kroki do odtworzenia

 1. $ rm from.ogg
 2. $ reboot                           # kernel and filesystem buffers are in regular
 3. $ (time ./program) &>> report.txt  # executes program, redirects output of program and append to file
 4. $ sha256sum *.ogv                  # checksum
 5. $ rm to.ogg                        # remove copy, but no sync, kernel and fileystem buffers are used
 6. $ (time ./program) &>> report.txt  # executes program, redirects output of program and append to file

Results (cpu TIME used)

Program  Description                 UNBUFFERED|BUFFERED
ANSI C   (fread/frwite)                 490,000|260,000  
POSIX    (K&R, read/write)              450,000|230,000  
FSTREAM  (KISS, Streambuffer)           500,000|270,000 
FSTREAM  (Algorithm, copy)              500,000|270,000
FSTREAM  (OWN-BUFFER)                   500,000|340,000  
SENDFILE (native LINUX, sendfile)       410,000|200,000  

Rozmiar Pliku się nie zmienia.
sha256sum drukuje te same wyniki.
Plik wideo jest nadal odtwarzany.

Pytania

• jaką metodę wolisz?
• czy znasz lepsze rozwiązania?
• czy widzisz jakieś błędy w moim kodzie?

• Czy znasz powód, aby uniknąć rozwiązania?

• FSTREAM (KISS, Streambuffer)
  Ten bardzo mi się podoba, bo jest naprawdę krótki i prosty. Z tego co wiem operator

Dzięki

Update 1
Zmieniłem źródło we wszystkich próbkach w ten sposób, że otwieranie i zamykanie deskryptorów plików jest uwzględniane w pomiarze clock () . Ich nie są inne znaczące zmiany w kodzie źródłowym. Wyniki się nie zmieniają! Użyłem również czasu , aby dwukrotnie sprawdzić moje wyniki.

Update 2
Próbka ANSI C została zmieniona: warunek while-loop nie wywołuje już feof() zamiast tego przeniosłem fread() do warunku. Wygląda na to, że kod działa 10,000 zegarów szybciej.

Zmiana pomiaru: poprzednie wyniki były zawsze buforowane, ponieważ powtórzyłem starą linię poleceń rm do.ogv & & synchronizacja & & czas ./ program dla każdego programu kilka razy. Teraz restartuję system dla każdego programu. Nie buforowane wyniki są nowe i nie zaskakują. Wyniki nie uległy zmianie.

Jeśli nie usunę starej kopii, programy reagują inaczej. Nadpisanie istniejącego pliku buforowanego jest szybsze dzięki POSIX i SENDFILE, wszystkie inne programy są wolniejsze. Może opcje truncate lub stworzyć mieć wpływ na to zachowanie. Ale nadpisywanie istniejących plików tą samą kopią nie jest prawdziwym przypadkiem użycia.

Wykonanie kopii z cp zajmuje 0,44 sekundy niebuforowanej i 0,30 sekundy buforowanej. Więc cp jest trochę wolniejszy niż próbka POSIX. Dla mnie wygląda dobrze.

Może dodam jeszcze próbki i wyniki mmap () I copy_file() z boost:: filesystem.

Update 3
Włożyłem to również na stronie bloga i rozszerzył go trochę. W tym splice () , która jest funkcją niskiego poziomu z jądra Linuksa. Może pojawi się więcej próbek z Javą. http://www.ttyhoney.com/blog/?page_id=69