Windows文件预分配：如何避免写入整个文件（详细指南）

2024-03-03 19:48:31

如何在 Windows 上预分配文件而不触发全文件写入

引言

在 Windows 上为磁盘文件预分配空间是应用程序开发中的一项常见任务。然而，传统方法存在一个重大问题：在文件结尾附近写入数据时，Windows 可能开始写入整个文件。这会导致巨大的 I/O 开销，特别是在处理大型文件时。本文将介绍一种改进的方法，该方法可以在 Windows 10/11 上预分配文件，而不会遇到此问题。

问题

使用 SetFileInformationByHandle 和 SetFilePointerEx 及其后的 SetEndOfFile 函数进行传统预分配会导致以下问题：

在文件接近结尾时写入数据时，Windows 会写入整个文件。
这会占用大量磁盘 I/O 资源，减慢应用程序性能。
对于大型文件（例如数 TB），写入时间可能会非常长。

解决方法

为了避免上述问题，我们可以使用 FSCTL_SET_ZERO_DATA 控制代码进行预分配。此方法涉及以下步骤：

1. 获取文件句柄

使用 CreateFile 函数打开文件的句柄。

2. 设置文件大小

使用 SetFilePointerEx 和 SetEndOfFile 函数将文件大小扩展到所需的大小。

3. 预分配文件

使用 DeviceIoControl 函数并指定 FSCTL_SET_ZERO_DATA 控制代码。

4. 关闭文件句柄

使用 CloseHandle 函数关闭文件的句柄。

示例代码

以下 C++ 代码演示了使用 FSCTL_SET_ZERO_DATA 控制代码进行预分配：

#include <windows.h>

int main() {
    HANDLE hFile = CreateFile(
        "C:\\path\\to\\file.dat",
        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
        FILE_SHARE_READ,
        NULL,
        CREATE_NEW,
        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
        NULL
    );

    if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE) {
        printf("Error creating file: %d\n", GetLastError());
        return 1;
    }

    LARGE_INTEGER fileSize;
    fileSize.QuadPart = 1024 * 1024 * 1024; // 1GB
    SetFilePointerEx(hFile, fileSize, NULL, FILE_BEGIN);
    SetEndOfFile(hFile);

    BOOL success = DeviceIoControl(
        hFile,
        FSCTL_SET_ZERO_DATA,
        NULL,
        0,
        NULL,
        0,
        NULL,
        NULL
    );

    if (!success) {
        printf("Error preallocating file: %d\n", GetLastError());
        return 1;
    }

    CloseHandle(hFile);

    return 0;
}