В Linux работает ли access() быстрее, чем stat()?

Теория

Сомневаюсь.

На нижних уровнях ядра нет большой разницы между вызовами access() и stat(), оба из которых выполняют операцию поиска: они сопоставляют имя файла с записью в кэше dentry и с inode (это фактическая структура ядра, inode). Поиск — медленная операция, потому что вам нужно выполнять его для каждой части пути, то есть для /usr/bin/cat вам нужно будет искать usr, bin, а затем cat, и это может потребовать чтения с диска — поэтому иноды и дентри кэшируются в памяти.

Основное различие между этими вызовами заключается в том, что stat() выполняет преобразование структуры inode в структуру stat, а access() выполняет простую проверку, но это время мало по сравнению со временем поиска.

Реального прироста производительности можно добиться с помощью операций at, таких как faccessat() и fstatat(), которые позволяют один раз открыть каталог open(), просто сравните:

struct stat s;
stat("/usr/bin/cat", &s);   // lookups usr, bin and cat = 3
stat("/usr/bin/less", &s);  // lookups usr, bin and less = 3

int fd = open("/usr/bin");  // lookups usr, bin = 2
fstatat(fd, "cat", &s);     // lookups cat = 1
fstatat(fd, "less", &s);    // lookups less = 1

Эксперименты

Я написал небольшой скрипт на Python, который вызывает stat() и access():

import os, time, random
files = ['gzexe', 'catchsegv', 'gtroff', 'gencat', 'neqn', 'gzip', 
        'getent', 'sdiff', 'zcat', 'iconv', 'not_exists', 'ldd', 
        'unxz', 'zcmp', 'locale', 'xz', 'zdiff', 'localedef', 'xzcat']
access = lambda fn: os.access(fn, os.R_OK)

for i in xrange(1, 80000): 
    try:
        random.choice((access, os.stat))("/usr/bin/" + random.choice(files))
    except:
        continue

Я проследил систему с помощью SystemTap, чтобы измерить время, затрачиваемое на различные операции. Оба системных вызова stat() и access() используют функцию ядра user_path_at_empty(), которая представляет операцию поиска:

stap -ve ' global tm, times, path;
probe lookup = kernel.function("user_path_at_empty") 
    { name = "lookup"; pathname = user_string_quoted($name); }
probe lookup.return = kernel.function("user_path_at_empty").return 
    { name = "lookup"; }
probe stat = syscall.stat 
    { pathname = filename; }
probe stat, syscall.access, lookup
        { if(pid() == target() && isinstr(pathname, "/usr/bin")) {
        tm[name] = local_clock_ns(); } }
probe syscall.stat.return, syscall.access.return, lookup.return
        { if(pid() == target() && tm[name]) {
        times[name] <<< local_clock_ns() - tm[name];
        delete tm[name];
        } }
    ' -c 'python stat-access.py'

Вот результаты:

         COUNT      AVG
lookup   80018    1.67 us
stat     40106    3.92 us
access   39903    4.27 us

Обратите внимание, что в своих экспериментах я отключил SELinux, так как он сильно влияет на результаты.