System I/O

输入/输出（I/O）是在主存（memory）和外部设备之间拷贝数据的过程。输入数据是从I/O设备拷贝数据到主存，输出数据是从主存拷贝数据到I/O设备。

Unix I/O

所有的的I/O设备都模型化为文件，而所有的输入和输出都当作相应文件的读和写来执行。

所有的输入输出都以一种统一且一致的方式来执行：

• 打开文件

• 改变当前的文件位置

• 读写文件

• 关闭文件

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

读和写文件

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read函数从描述符为fd的当前文件位置拷贝至多n个字节到存储器位置buf。

write 函数从存储器位置拷贝至多n个字节到描述符fd的当前文件位置

通过调用lseek函数，应用程序能够显式地修改当前文件的位置

共享文件

可以用许多不同的方式来共享 Unix 文件。内核用三个相关的数据结构来表示打开的文件：

• 描述符表(descriptor table)。每个进程都有它独立的描述符表，它的表项是由进程打开的文件描述符来索引的。每个打开的描述符表指向文件表中的一个表项。

• 文件表(file table)。打开文件的集合是由一张文件表来表示的，所有的进程共享这张表。每个文件表的表项包括当前的文件位置、引用计数(reference count)，以及一个指向 v-node 表中对应表项的指针。

• v-node 表(v-node table)。同文件表一样，所有的进程共享这张表。每个表项包含 stat 结构中的大多数信息。

典型的打开文件的内核数据结构

多个描述符也可以通过不同的文件表表项来引用同一个文件

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子进程继承父进程打开文件

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I/O重定向

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我们该使用哪些I/O函数

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小结

Unix 提供了少量的系统级函数，它们允许应用程序打开、关闭、读和写文件，提取文件的元数据，以及执行 I/O 重定向。 Unix 的读和写操作会出现不足值，应用程序必须能正确地预计和处理这种情况。应用程序不应直接调用 Unix I/O 函数，而应该使用 RIO 包，RIO 包通过反复执行读写操作，直到传送完所有的请求数据，自动处理不足值。

Unix 内核使用三个相关的数据结构来表示打开的文件。描述符表中的表项指向打开文件表中的表项，而打开文件表中的表项又指向 v-node 表中的表项。

标准 I/O 库是基于 Unix I/O 实现的，并提供了一组强大的高级 I/O 例程。对于大多数应用程序而言，标准 I/O 更简单，是优于 Unix I/O 的选择。然而，因为对标准 I/O 和网络文件的一些相互不兼容的限制，Unix I/O 比标准 I/O 更适用于网络应用程序。