C++二进制文件 I/O 操作速度变慢.数据库如何处理二进制文件?

我正在尝试制作一个简单的基于文件的哈希表。这是我的insert成员函数：

private: std::fstream f;  // std::ios::in | std::ios::out | std::ios::binary
public: void insert(const char* this_key, long this_value) {
char* that_key;
long that_value;
long this_hash = std::hash<std::string>{}(this_key) % M;
long that_hash;  // also block status
long block = this_hash;
long offset = block * BLOCK_SIZE;
while (true) {
this->f.seekg(offset);
this->f.read((char*) &that_hash, sizeof(long));
if (that_hash > -1) {  // -1 (by default) indicates a never allocated block
this->f.read(that_key, BLOCK_SIZE);
if (strcmp(this_key, that_key) == 0) {
this->f.seekp(this->f.tellg());
this->f.write((char*) &this_value, sizeof(long));
break;
} else {
block = (block + 1) % M;  // linear probing
offset = block * BLOCK_SIZE;
continue;
}
} else {
this->f.seekp(offset);
this->f.write((char*) &this_hash, sizeof(long));  // as block status
this->f.write(this_key, KEY_SIZE);
this->f.write((char*) &this_value, sizeof(long));
break;
}
}
}

测试了多达 10M 键，具有 50,000,017 个块的值对是公平的。(二进制文件大小约为3.8GB(。

但是，具有 50M 个密钥和 250,000,013 个块的测试会非常慢......(在这种情况下，二进制文件大小超过 19GB(。1,000inserts通常需要4~5ms，但在特殊情况下需要超过2,000ms。它变得越来越慢，然后需要40~150ms...(x10 ~ x30 慢...我绝对不知道...

• 是什么导致这个特殊的二进制文件 I/O 变慢？
• seekg&seekp和其他 I/O 操作是否受文件大小影响？(不过我找不到关于这个问题的任何参考资料...
• 键、值存储和数据库如何避免这种 I/O 速度变慢？
• 如何解决这个问题？