异步/重叠文件读取没有内核开销？

Question

我对 win32 ReadFile() 重叠 I/O 并不是很满意，因为它确实不可靠，并且在 DEBUG 配置中的内核开销为 8-10 毫秒，在 RELEASE 配置（Visual Studio）中为 400mb，内核开销为 25-30 毫秒，内核开销与读取的字节大小成正比...我已经报告了这一点： https://developercommunity.visualstudio.com/t/Overlapping-ReadFile-takes-significantly/10475365

重现步骤：

1. 在 Visual Studio 中创建新项目，然后选择控制台应用程序
2. 将下面的代码复制粘贴到项目中
3. 替换“这可能是你的文件！！！”具有大小大于或等于 READ_SIZE 宏的文件的文件路径
4. 在调试模式下运行几次以读取重叠读取文件请求的平均时间
5. 在 RELEASE 模式下运行几次以读取重叠读取文件请求的平均时间
6. 比较平均时间...

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <Windows.h>

#define READ_SIZE 400000000

int main()
{
    // init
    void* data = new unsigned char[READ_SIZE];

HANDLE file = CreateFileW(L"Here could be your file!!!", // set file path to file with size of READ_SIZE 
        GENERIC_READ,
        NULL,
        NULL,
        OPEN_EXISTING,
        FILE_FLAG_NO_BUFFERING | FILE_FLAG_OVERLAPPED,
        NULL);

if (file == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        std::cout << "failed to CreateFile!\n";
        std::cin.ignore();
        return 1;
    }

// request overlapped read
    OVERLAPPED overlapped{};
    
std::chrono::high_resolution_clock::time_point begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    ReadFile(file, data, READ_SIZE, NULL, &overlapped);
    if (GetLastError() != ERROR_IO_PENDING)
    {
        std::cout << "failed to request overlapped file read\n";
        std::cin.ignore();
        return 1;
    }
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    
int readFile_duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - begin).count();

// wait for overlapped read to complete
    begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    DWORD bytesRead;
    GetOverlappedResult(file, &overlapped, &bytesRead, TRUE);
    end = std::chrono::high_resolution_clock::now();

int getOverlappedResult_duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - begin).count();

// print results
    std::cout << readFile_duration + getOverlappedResult_duration << "(ms) for " << bytesRead / 1000000 << "(mb)\n";
    std::cout << readFile_duration << "(ms) to request overlapped file read\n";
    std::cout << getOverlappedResult_duration << "(ms) for overlapped read to complete\n";

// cleanup
    CloseHandle(file);
    std::cin.ignore();
}

但是我认为他们不会很快解决这个问题，而且 8 毫秒对我来说似乎也是很多内核开销......我正在寻找的是某种方法来直接告诉驱动程序SSD/HDD/M2 等，在内核不减慢速度的情况下该怎么做。

我发现似乎有一种使用IRP（I/O Request Package）的方法：
https://learn.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/kernel/handling-irps
然而，为了使用这些，我的代码必须在内核模式下运行，据我所知，这是一个非常糟糕的主意。

如果您可能知道是否有一种方法可以在 win32 中进行异步/重叠文件读取而无需太多内核开销，或者可能是某种与平台无关的方式，或者您可能能够为我指出一个新的方向，请这样做！

Answer 1

来自@Stuntman 给你的链接：

用于读取和写入操作的文件访问缓冲区地址应该是物理扇区对齐的，这意味着内存中的地址是卷物理扇区大小的整数倍。

我不认为你正在这样做（并且你正在得到的对齐可能在调试和发布版本之间有所不同）。

根据磁盘的不同，可能不会强制执行此要求。

因此，考虑到上述情况，可能会产生次要影响（即缓冲区对齐），从而影响您的计时。

阅读手册和评论，伙计。