write每次最大能写多少字节的数据

背景

最近碰到一个线上的bug，具体情况是进程将24G左右的内存buffer写到磁盘上，但是每次write都写不完24G，然后重试导致磁盘写满，服务不可用。

在修这个bug的时候，对于到底write最大能写多少字节的数据产生了浓厚的兴趣，写了一个测试程序基本上每次最多写到2G多一点。

在研究了一段内核代码后一切霍然开朗。

write限制

write函数在以下三种情况下可能写入的字节数小于指定的字节数：

1. 在底层的物理介质上没有足够的空间
2. RLIMIT_FSIZE的限制
3. 写入被信号打断

从内核代码来看，count在大于MAX_RW_COUNT的情况下，会赋值为MAX_RW_COUNT

而MAX_RW_COUNT是一个宏，展开为：INT_MAX & PAGE_MASK

INT_MAX也是一个宏，展开为((int)(~0U>>1))，也就是无符号数0取反后右移一位转换成int类型，也就是2^31.

PAGE_MASK也是一个宏，展开为(~(PAGE_SIZE-1))，而PAGE_SIZE展开为(_AC(1,UL) << PAGE_SHIFT)，PAGE_SHIFT的值为12，也就是每页的大小是2^{12，也就是说1左移12位，PAGE_SIZE的值为2}12，然后PAGE_SIZE-1取反

最后MAX_RW_COUNT的值为INT_MAX & PAGE_MASK，也就是说MAX_RW_COUNT的值是int的最大值最后12位屏蔽掉，保持4K地址对齐

所以理论上讲，每次write可写的buff大小是2^31-212=2147479552，这也是与实际的测试结果相一致

测试代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/resource.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
void sigsegvHandler(int sig, siginfo_t *info, void *secret) {
    printf("%d %s",sig,secret);
}
void sigtermHandler(int sig) {
    printf("%d\n",sig);
}

void setupSignalHandlers(void) {
    struct sigaction act;

    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    act.sa_handler = sigtermHandler;
    sigaction(SIGTERM, &act, NULL);

    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = SA_NODEFER | SA_RESETHAND | SA_SIGINFO;
    act.sa_sigaction = sigsegvHandler;
    sigaction(SIGSEGV, &act, NULL);
    sigaction(SIGBUS, &act, NULL);
    sigaction(SIGFPE, &act, NULL);
    sigaction(SIGILL, &act, NULL);
    return;
}

int main(int argc,char** argv){
    signal(SIGHUP, SIG_IGN);
        signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
        setupSignalHandlers();
    //extern int errno;
    struct rlimit limit;
    limit.rlim_cur = RLIM_INFINITY;
    limit.rlim_max = RLIM_INFINITY;
    if(setrlimit(RLIMIT_FSIZE,&limit)){
        printf("set limit failed\n");
    }
    long long buff_size = atoll(argv[1]);
    char *buff = malloc(buff_size*sizeof(char));
    int fd = open("io.dat", O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC, 0644);
    int ret = 0;
    while(buff_size>0){
    ret = write(fd,buff,buff_size);
    printf("written %d bytes\n",ret);
    if(ret<0){
        printf("write error: %s\n",strerror(errno));
        return 0;
    }
    buff_size-=ret;
    if(buff_size==0) break;
    }
    printf("write %lld bytes\n",buff_size);
    return 0;
}