深入理解操作系统——系统级I/O

系统级I/O

输入/输出（I/O）是在主存和外部设备（例如磁盘驱动器、终端和网络）之间复制数据的过程。
输入：I/O设备复制数据到主存
输出：主存复制数据到I/O设备

1.Unix I/O

· 打开文件：内核返回一个非负整数（文件描述符）
· Linux shell 创建的每个进程开始时都有三个打开的文件：
标准输入（描述符0） 标准输出（描述符1）标准错误（描述符2）
头文件<.unistd.h> 定义了常量STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO可用来代替显式的描述符
· 改变当前的文件位置。seek操作
· 读写文件
· 关闭文件

2.文件

· 普通文件
应用程序：
①文本文件：只含有ASCII或Unicode字符的普通文件
②二进制文件
内核：两种文件没有区别
· 目录
是一组包含链接的文件，其中每个链接都将一个文件名映射到一个文件，这个文件可能是另一个目录。
每个目录至少含有两个条目： · 到该目录自身的链接 ·· 到目录层次结构中父目录的链接
· 套接字
· 其他文件类型：命名管道（nameed pipe）、符号链接（symbolic hierarchy）字符和块设备（character and block device）

3.打开和关闭文件

open函数将filename转换为一个文件描述符，并且返回描述符数字。返回的描述符总是在进程中当前没有打开的最小描述符。
在某些情况下，read和write传送的字节比应用程序要求的要少，这些不足值（short count）不表示有错误，出现这样情况的原因有：
①读时遇到EOF
②从终端读取文本行
③读和写网络套接字

创建健壮的（可靠的）诸如Web服务器这样的网络应用就必须通过反复调用read和write处理不足值，直到所有需要的字节都传输完毕。

4.RIO包健壮地读写（自动处理上述的读写不足值）

在网络程序这样比较容易出现不足值的应用中，RIO包提供了方便、健壮和高效的I/O、RIO提供了两类不同的函数：
①无缓冲的输入输出函数。
②带缓冲的输入函数（线程安全的）

5.共享文件

①描述符表
②文件表
③V-node表

6.重定向

#incluce<unistd.h>
int dup2(int oldfd,int newfd) 复制描述符表表项oldfd到描述符表表项newfd

7.I/O包

G1:只要有可能就使用标准I/O
G2:不要使用scanf或rio_redline来读二进制文件
G3:对网络套接字的I/O使用RIO函数

标准I/O，从某种意义上看是全双工的，因为程序能在同一个流上执行输入和输出。然而对流的限制和对套接字的限制，有时候会出现冲突：

限制一： 跟在输出函数之后的输入函数：
如果中间没有插入对fflush、fseek、fsetpos、rewind的调用，一个输入函数不能跟随在一个输出函数之后。fflush函数清空与流相关的缓冲区。后三个函数使用Unix I/O lseek 函数来重置当前文件的位置

限制二： 跟在输入函数之后的输入函数：
如果中间没有插入对fseek、fsetpos、或者rewind的调用，一个输出函数不能跟随在一个输入函数之后，除非该输入函数遇到了一个文件结束