Linux C++ 从 5GB 和 64MB 文件中读取 64 字节的 Pread 函数的性能比较

问：

我正在做一个涉及从文件中读取数据的C++项目，我想优化读取过程。具体来说，我正在使用 pread 函数读取 64 字节的数据。我有两种情况：

• 从 5GB 文件中读取 64 字节。
• 从 64MB 文件中读取 64 字节。

我的目标是确定哪种方案会导致更快的数据检索，或者它们是否达到相同的速度。

硬件/软件环境：

• Intel（R） Core i7-11700K CPU（16 个逻辑内核，3.60GHz，640KB L1 缓存，4.0MB L2 缓存和 16.0MB LLC）
• 32GB DDR4 内存
• 1TB 三星 NVMe 固态硬盘
• Ubuntu 20.04.6 LTS的
• 海湾合作委员会 9.4.0
• 文件系统：ext4

下面是我用于这两种方案的基本代码结构：

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <chrono>
using namespace std;
using namespace chrono;

int main() {
    const char* filename = "file_XX_MB";  // XX may be 5GB or 64MB
    int fd = open(filename, O_RDONLY);
    off_t offset = 2000000000;
    char buffer[64];
    auto st = high_resolution_clock::now();
    ssize_t bytesRead = pread(fd, buffer, sizeof(buffer), offset);
    auto en = high_resolution_clock::now();
    cout << "pread time: " << duration_cast<nanoseconds>(en - st).count() << endl;
    close(fd);
    return 0;
}

我已经测试了该程序 10 次并计算了平均读取延迟。（见下文）

• 从 5GB 文件中读取 64 字节：1758.6 ns
• 从 64MB 文件中读取 64 字节：1266.9 ns

由于SSD的高效随机读取性能，我认为这两种场景的延迟应该是一样的。但是，测试结果表明，从小文件读取比从大文件读取更快。文件大小似乎是一个重要因素，这让我感到困惑。pread

任何见解、性能比较或解释将不胜感激！