问题的复杂性在哪里？

Question

我知道我的问题有一个答案：QFile seek performance。但我对答案并不完全满意。即使在查看了generic_file_llseek() for ext4的以下实现之后，我似乎也无法理解如何度量复杂性。

/**
 * generic_file_llseek - generic llseek implementation for regular files
 * @file:       file structure to seek on
 * @offset:     file offset to seek to
 * @origin:     type of seek
 *
 * This is a generic implemenation of ->llseek useable for all normal local
 * filesystems.  It just updates the file offset to the value specified by
 * @offset and @origin under i_mutex.
 */
loff_t generic_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int origin)
{
        loff_t rval;

        mutex_lock(&file->f_dentry->d_inode->i_mutex);
        rval = generic_file_llseek_unlocked(file, offset, origin);
        mutex_unlock(&file->f_dentry->d_inode->i_mutex);

        return rval;
}

/**
 * generic_file_llseek_unlocked - lockless generic llseek implementation
 * @file:       file structure to seek on
 * @offset:     file offset to seek to
 * @origin:     type of seek
 *
 * Updates the file offset to the value specified by @offset and @origin.
 * Locking must be provided by the caller.
 */
loff_t
generic_file_llseek_unlocked(struct file *file, loff_t offset, int origin)
{
        struct inode *inode = file->f_mapping->host;

        switch (origin) {
        case SEEK_END:
                offset += inode->i_size;
                break;
        case SEEK_CUR:
                /*
                 * Here we special-case the lseek(fd, 0, SEEK_CUR)
                 * position-querying operation.  Avoid rewriting the "same"
                 * f_pos value back to the file because a concurrent read(),
                 * write() or lseek() might have altered it
                 */
                if (offset == 0)
                        return file->f_pos;
               break;
        }

        if (offset < 0 || offset > inode->i_sb->s_maxbytes)
                return -EINVAL;

        /* Special lock needed here? */
        if (offset != file->f_pos) {
                file->f_pos = offset;

                file->f_version = 0;
        }

        return offset;
}

例如，我有一个4GB文件，我知道文件中中间部分的偏移量，一个lseek()如何使我在不遍历整个文件的情况下到达那里？操作系统是否已经知道文件的每个字节驻留在哪里了？

Answer 1

在lseek()中实现的ext4只会增加文件指针并执行一些验证检查。它不取决于文件大小，这意味着它是O(1)。

您还可以在代码中看到这一点，在代码中没有任何循环或可疑函数调用。

然而，虽然这在ext4上是正确的，但对于其他文件系统可能不是这样，因为POSIX并不保证这种行为。但是，除非文件系统是为了一个非常特殊的目的，否则很可能是这样。

Answer 2

lseek的复杂性取决于文件在您的系统中的表示。在大多数现代系统中，文件是由某种聪明的树状数据结构组织的，导致seek在time O(logx(n))中执行，其中n是文件的大小，x是某个系统的依赖数。

Answer 3

是的，操作系统已经知道如何在文件中找到任何特定的字节。

不，不能保证是O(1)。您发布的代码是O(1)，但其他文件系统的代码可能不是。

是的，它将足够快，除非操作系统或文件系统是可怕的。