计算机系统基础——IO

计算机系统基础——IO

   Input是指从设备拷贝数据到内存，而Output是从内存拷贝数据到外部设备的过程，我们平时使用的都是语言提供的标准IO库，如printf和scanf，这些是通过内核提供的系统级IO函数来实现的。

1.打开和关闭文件
打开文件：进程通过open函数来打开一个已存在的文件或者创建一个新文件。

filename：是文件名
flags：O_RDONLY|O_WRONLY|O_RDWR;（O_CREAT\O_TRUNC\O_APPEND）；
mode：访问权限

int open(char *filename,int flags,mode_t mode);   
 返回：若成功则为新文件描述符；出错则为-1

进程通过调用close函数关闭一个打开的文件。

int close(int fd);      
返回：若成功则为0，否则为-1

2.读写文件

fd：描述符fd的当前位置；buf：存储器位置；n：拷贝大小

（注：当读取时遇到EOF、从终端读取文本行或者读写网络套接字的时候返回不足值）

3.读取文件元
文件元数据是指文件本身的一些信息，包含：访问模式、大小和创建时间。

应用程序可以通过调用stat和fstat函数，检索到关于文件的元信息。

4.共享文件

内核通过三个数据结构表示打开的文件：
描述符表：每个独立的进程1张，指向一打开的文件表；
文件表：包括打开文件位置，引用数量，以及一个指向元数据的v-node指针；
v-node表：包含stat结构的大部分信息；

同一个进程的不同表项，通过文件表指向了同一个位置

带缓存的io和非缓存的io

不带缓存的io操作：

在linux操作系统中，read（），write（）等系统调用是不带缓存的io操作，其将应用进程中的字节写入内核缓冲区，然后调用fsync（）函数同步到磁盘。

带缓存的io操作：

在应用进程中，也有一个文件缓冲区，直到此缓冲区填满之后，再调用read（），write（）等系统调用，将数据放入内核缓冲区。

代码运行：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

#define BUFFERSIZE      4096
#define COPYMODE        0644 //文件权限位 

void oops(char *, char *);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int in_fd, out_fd, n_chars;
    char buf[BUFFERSIZE];
    //操作错误，描述符不为3，输出提示后退出。
    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "usage: %s source destination\n", *argv);
        exit(1);
    }
    
    //读取文件出错，提示错误后退出。
    if ((in_fd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1)
        oops("Cannot open ", argv[1]);
    
    //创建文件出错，提示错误后退出
    if ((out_fd = creat(argv[2], COPYMODE)) == -1)
        oops("Cannot creat", argv[2]);

    
    while ((n_chars = read(in_fd, buf, BUFFERSIZE)) > 0)
        if (write(out_fd, buf, n_chars) != n_chars)
            oops("Write error to ", argv[2]);//写入文件出错，提示错误后退出
    if (n_chars == -1)
        oops("Read error from ", argv[1]);//读取文件出错提示错误后退出

    //关闭文件流失败，提示错误后退出
    if (close(in_fd) == -1 || close(out_fd) == -1)
        oops("Error closing files", "");
}


//输出错误消息函数
void oops(char *s1, char *s2)
{
    fprintf(stderr, "Error: %s ", s1);
    perror(s2);
    exit(1);
}

输出结果：
运行成功：

运行失败：