第十章-系统级I/O

输入/输出（I/O）是主存和外部设备（列如磁盘驱动器、终端和网络）之间复制数据的过程。输入操作是从I/O设备复制数据到主存，而输出操作是从主存复制数据到I/O设备

一个Linux文件就是一个m个字节的序列。

所有的I/O设备（例如网络、磁盘和终端）都被模型化为文件，而所有的输入和输出都被当作对相应文件的读和写来执行。这种将设备优雅地映射为文件的方式，允许Linux内核引出一个简单、低级的应用程序接口，称为Unix I/O,这使得所有的输入和输出都能以一种统一且一致的方式来执行：

打开文件
- 一个应用程序通过要求内核打开相应的文件，来宣告它想要访问一个I/O设备。
- 内核返回一个小的非负整数，叫做描述符，它在后续对此文件的所有操作中标识这个文件。内核记录有关这个打开文件的所有信息。应用程序只需记录这个描述符
Linux Shell 创建的每个进程开始时都有三个打开的文件：
- 标准的输入（描述符为0）、
- 标准输出（描述为1）
- 标准错误（描述符为2）
改变当前的文件位置
- 对于每个打开的文件，内核保持着一个文件位置k，初始为0。
- 这个文件位置是从文件开头起始的字节偏移量
读写文件
- 一个读操作就是从文件复制n>0个字节到内存，从当前位置k开始，然后将k增加到k+n。
- 给定一个大小为m字节的文件，当k>=m时执行

每个Linux文件都有一个类型（type）来表明他在系统中的角色：

普通文件（regular file）
- 包含任意数据
- 应用程序常常要区分文本文件（text file）和二进制文件（binary file）
- 对内核而言，没有区别
目录（directory）
- 是包含一组链接（link）的文件，其中每个链接都讲一个文件名（filename）映射到一个文件。
- 这个文件可能是另一个目录
- 每个目录至少包含有2个条目 1。 ‘.’ 2. ‘..’
套接字（socket）
- 是用来与另一个进程进行跨网络通宵的文件。

文件共享概念。
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项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。每个文件表的表项组成（针对我们的目的）包括当前的文件位置、引用计数（reference count）（即当前指向该表项的描述符表项数），以及一个指向v-node表中对应表项的指针。
- 关闭一个描述符会减少相应的文件表项中的引用计数。内核不会删除这个文件表表项，直到它的引用计数为0
v-node表（v-node table）
- 同文件表一样，所有的进程共享这张v-node表。