Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 2107. .NET 6+ FileStream의 구조 변화 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 17657
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
 

.NET 6+ FileStream의 구조 변화

아래의 글에,

C# - byte * (바이트 포인터)를 FileStream으로 쓰는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12913

다음과 같은 내용의 덧글이 있습니다.

corefx 구현체에서 Span 객체를 인자로 받는 Read/Write 메소드가 array pool을 활용하여 버퍼를 복사하고 다시 Read(byte[], int, int)와 Write(byte[], int, int)를 호출


시간이 좀 지났으니, 현재의 구현이 어떻게 되어 있는지 살펴보겠습니다. ^^




우선, FileStream의 Span을 받는 Write 메서드를 보면,

public override void Write(ReadOnlySpan<byte> buffer) => _strategy.Write(buffer);

호출을 _strategy로 전달하고 있습니다. 이 멤버는 FileStream 생성자에서 결정되는데요,

public FileStream(SafeFileHandle handle, FileAccess access, int bufferSize)
{
    ValidateHandle(handle, access, bufferSize);

    _strategy = FileStreamHelpers.ChooseStrategy(this, handle, access, bufferSize, handle.IsAsync);
}

FileStreamHelpers.ChooseStrategy는 다시,

namespace System.IO.Strategies
{
    internal static partial class FileStreamHelpers
    {
        // ...[생략]...

        internal static FileStreamStrategy ChooseStrategy(FileStream fileStream, SafeFileHandle handle, FileAccess access, int bufferSize, bool isAsync)
        {
            FileStreamStrategy strategy =
                EnableBufferingIfNeeded(ChooseStrategyCore(handle, access, isAsync), bufferSize);

            return WrapIfDerivedType(fileStream, strategy);
        }

        // ...[생략]...
    }
}

ChooseStrategyCore로 역할을 맡기고 있습니다. 여기서 재미있는 것은 FileStreamHelpers 자체가 partial class라는 점입니다. 이유는 짐작 가시죠? ^^

윈도우뿐만 아니라 리눅스 등도 지원해야 하기 때문에 FileStreamHelpers는 partial로 플랫폼에 따라 다른 파일을 포함해 빌드하게 됩니다. 일례로 윈도우의 경우 FileStreamHelpers.Windows.cs 파일을 포함하고, 그 파일의 ChooseStrategyCore를 보면,

private static FileStreamStrategy ChooseStrategyCore(string path, FileMode mode, FileAccess access, FileShare share, FileOptions options, long preallocationSize, UnixFileMode? unixCreateMode) =>
    (options & FileOptions.Asynchronous) != 0 ?
        new AsyncWindowsFileStreamStrategy(path, mode, access, share, options, preallocationSize, unixCreateMode) :
        new SyncWindowsFileStreamStrategy(path, mode, access, share, options, preallocationSize, unixCreateMode);

동기/비동기에 따라 다른 타입을 생성해 반환합니다. 2가지 중에 여기서는 SyncWindowsFileStreamStrategy.cs로 들어가 보겠습니다. ^^

using Microsoft.Win32.SafeHandles;

namespace System.IO.Strategies
{
    internal sealed class SyncWindowsFileStreamStrategy : OSFileStreamStrategy
    {
        internal SyncWindowsFileStreamStrategy(SafeFileHandle handle, FileAccess access) : base(handle, access)
        {
        }

        internal SyncWindowsFileStreamStrategy(string path, FileMode mode, FileAccess access, FileShare share, FileOptions options, long preallocationSize, UnixFileMode? unixCreateMode)
            : base(path, mode, access, share, options, preallocationSize, unixCreateMode)
        {
        }

        internal override bool IsAsync => false;
    }
}

partial이 아니므로 이번에는 대부분의 구현이 부모 클래스에 있을 텐데요, 정의를 가보면 Write 메서드의 본체를 볼 수 있습니다.

// OSFileStreamStrategy.cs

public sealed override void Write(ReadOnlySpan<byte> buffer)
{
    if (_fileHandle.IsClosed)
    {
        ThrowHelper.ThrowObjectDisposedException_FileClosed();
    }
    else if ((_access & FileAccess.Write) == 0)
    {
        ThrowHelper.ThrowNotSupportedException_UnwritableStream();
    }

    RandomAccess.WriteAtOffset(_fileHandle, buffer, _filePosition);
    _filePosition += buffer.Length;
}

아쉽게도 여기가 끝이 아니군요. ^^ RandomAccess.WriteAtOffset으로 인자를 그대로 전달하는데, 이것 역시 partial 클래스로,

// RandomAccess.cs

namespace System.IO
{
    public static partial class RandomAccess
    {
         // ...[생략]...
    }
}

빌드 시 대상 플랫폼에 따라 다른 소스코드 파일과 엮이게 됩니다. 윈도우의 경우는 RandomAccess.Windows.cs 파일이 포함되는데,

// RandomAccess.Windows.cs

namespace System.IO
{
    public static partial class RandomAccess
    {
        // ...[생략]...

        internal static unsafe void WriteAtOffset(SafeFileHandle handle, ReadOnlySpan<byte> buffer, long fileOffset)
        {
            // ...[생략]...

            NativeOverlapped overlapped = GetNativeOverlappedForSyncHandle(handle, fileOffset);
            fixed (byte* pinned = &MemoryMarshal.GetReference(buffer))
            {
                if (Interop.Kernel32.WriteFile(handle, pinned, buffer.Length, out int numBytesWritten, &overlapped) != 0)
                {
                    Debug.Assert(numBytesWritten == buffer.Length);
                    return;
                }

                int errorCode = FileStreamHelpers.GetLastWin32ErrorAndDisposeHandleIfInvalid(handle);
                throw Win32Marshal.GetExceptionForWin32Error(errorCode, handle.Path);
            }
        }
    }
}

보는 바와 같이 Kernel32.WriteFile Win32 API 호출을 바로 하고 있습니다. 즉, Span 인자로 넘긴 데이터의 복사는 발생하지 않으니 안심하고 사용하셔도 되겠습니다. ^^




시작은 Write 메서드의 버퍼 복사를 살펴보려는 것이었는데, 뜻하지 않게 다중 플랫폼 지원을 추가하느라 바뀐 FileStream의 구현을 들여다보게 되었습니다. 아울러, 아래의 문서를 보면,

File IO improvements in .NET 6
; https://devblogs.microsoft.com/dotnet/file-io-improvements-in-dotnet-6/

The increased amount of allocated memory comes from the abstraction layer that we have introduced to support the .NET 5 Compatibility mode, which also helped increase the code maintainability: we now have a few separate FileStream strategy implementations instead of one with a lot of if blocks.


.NET 5까지는 Span Write 메서드에 대해 Net5CompatFileStreamStrategy 소스코드에서 확인할 수 있는 것처럼, 버퍼 복사가 이뤄집니다.

// Net5CompatFileStreamStrategy.Windows.cs

private void WriteSpan(ReadOnlySpan<byte> source)
{
    // ...[생략]...

    if (_writePos > 0)
    {
        int numBytes = _bufferLength - _writePos;   // space left in buffer
        if (numBytes > 0)
        {
            if (numBytes >= source.Length)
            {
                source.CopyTo(GetBuffer().AsSpan(_writePos));
                _writePos += source.Length;
                return;
            }
            else
            {
                source.Slice(0, numBytes).CopyTo(GetBuffer().AsSpan(_writePos));
                _writePos += numBytes;
                source = source.Slice(numBytes);
            }
        }

        // ...[생략]...
    }

    // ...[생략]...

    // Copy remaining bytes into buffer, to write at a later date.
    source.CopyTo(GetBuffer().AsSpan(_writePos));
    _writePos = source.Length;
    return;
}

그러니까, .NET 6+로 업데이트하는 것만으로도 "File IO improvements in .NET 6" 문서의 내용대로 성능 향상을 볼 수 있습니다.




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]







[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 4/5/2023]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




... 61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  [75]  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12153정성태2/23/202024302.NET Framework: 898. Trampoline을 이용한 후킹의 한계파일 다운로드1
12152정성태2/23/202021336.NET Framework: 897. 실행 시에 메서드 가로채기 - CLR Injection: Runtime Method Replacer 개선 - 세 번째 이야기(Trampoline 후킹)파일 다운로드1
12151정성태2/22/202023981.NET Framework: 896. C# - Win32 API를 Trampoline 기법을 이용해 C# 메서드로 가로채는 방법 - 두 번째 이야기 (원본 함수 호출)파일 다운로드1
12150정성태2/21/202024070.NET Framework: 895. C# - Win32 API를 Trampoline 기법을 이용해 C# 메서드로 가로채는 방법 [1]파일 다운로드1
12149정성태2/20/202020969.NET Framework: 894. eBEST C# XingAPI 래퍼 - 연속 조회 처리 방법 [1]
12148정성태2/19/202025606디버깅 기술: 163. x64 환경에서 구현하는 다양한 Trampoline 기법 [1]
12147정성태2/19/202020964디버깅 기술: 162. x86/x64의 기계어 코드 최대 길이
12146정성태2/18/202022174.NET Framework: 893. eBEST C# XingAPI 래퍼 - 로그인 처리파일 다운로드1
12145정성태2/18/202023787.NET Framework: 892. eBEST C# XingAPI 래퍼 - Sqlite 지원 추가파일 다운로드1
12144정성태2/13/202023981.NET Framework: 891. 실행 시에 메서드 가로채기 - CLR Injection: Runtime Method Replacer 개선 - 두 번째 이야기파일 다운로드1
12143정성태2/13/202018385.NET Framework: 890. 상황별 GetFunctionPointer 반환값 정리 - x64파일 다운로드1
12142정성태2/12/202022295.NET Framework: 889. C# 코드로 접근하는 MethodDesc, MethodTable파일 다운로드1
12141정성태2/10/202021277.NET Framework: 888. C# - ASP.NET Core 웹 응용 프로그램의 출력 가로채기 [2]파일 다운로드1
12140정성태2/10/202022648.NET Framework: 887. C# - ASP.NET 웹 응용 프로그램의 출력 가로채기파일 다운로드1
12139정성태2/9/202022306.NET Framework: 886. C# - Console 응용 프로그램에서 UI 스레드 구현 방법
12138정성태2/9/202028555.NET Framework: 885. C# - 닷넷 응용 프로그램에서 SQLite 사용 [6]파일 다운로드1
12137정성태2/9/202020199오류 유형: 592. [AhnLab] 경고 - 디버거 실행을 탐지했습니다.
12136정성태2/6/202021859Windows: 168. Windows + S(또는 Q)로 뜨는 작업 표시줄의 검색 바가 동작하지 않는 경우
12135정성태2/6/202027650개발 환경 구성: 468. Nuget 패키지의 로컬 보관 폴더를 옮기는 방법 [2]
12134정성태2/5/202024919.NET Framework: 884. eBEST XingAPI의 C# 래퍼 버전 - XingAPINet Nuget 패키지 [5]파일 다운로드1
12133정성태2/5/202022666디버깅 기술: 161. Windbg 환경에서 확인해 본 .NET 메서드 JIT 컴파일 전과 후 - 두 번째 이야기
12132정성태1/28/202025698.NET Framework: 883. C#으로 구현하는 Win32 API 후킹(예: Sleep 호출 가로채기) [1]파일 다운로드1
12131정성태1/27/202024413개발 환경 구성: 467. LocaleEmulator를 이용해 유니코드를 지원하지 않는(한글이 깨지는) 프로그램을 실행하는 방법 [1]
12130정성태1/26/202022019VS.NET IDE: 142. Visual Studio에서 windbg의 "Open Executable..."처럼 EXE를 직접 열어 디버깅을 시작하는 방법
12129정성태1/26/202028987.NET Framework: 882. C# - 키움 Open API+ 사용 시 Registry 등록 없이 KHOpenAPI.ocx 사용하는 방법 [3]
12128정성태1/26/202023141오류 유형: 591. The code execution cannot proceed because mfc100.dll was not found. Reinstalling the program may fix this problem.
... 61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  [75]  ...