io缓冲区、内核缓冲区

1、缓冲区数据交换

        用户进程是运行在用户空间的，不能直接 *** 作内核缓冲区的数据。 用户进程进行系统调用的时候，会由用户态切换到内核态，待内核处理完之后再返回用户态。例如：read把数据从内核缓冲区复制到进程i/o缓冲区，write把数据从进程i/o缓冲区复制到内核缓冲区，内核缓冲区再和磁盘之间的交换。薯衫简

程序和磁盘交换细节

用户i/o缓冲区的类型：

全缓冲

    此种类型的缓冲只有在缓冲区满的时候才会调用实际的文件 IO 进入内核态 *** 作。除了涉及到终端设备文件的流，其它文件流默认基本都是全缓冲。

行缓冲

    此种类型的缓冲在缓冲区满或者遇到 \n 的时候才会调用实际的文件 IO 进数裤入内核态 *** 作。当流涉及到终端设备的时候就是行缓冲，比如标准输入流和标准输出流。如果对标准输入流或者输出流进行重定向到某个文件的时候，该流就是全缓冲的。

无缓冲

    没有缓冲区。直接调用文件 IO 进入内核态 *** 作。标准错误流默认就是无缓冲的。

2、下边举一个例子加深理解：

每个进程都有一个标准i/o缓冲，缓冲区是使用malloc申请的，所以缓冲区是在堆区

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main()  {      

  塌渗  for (int i = 0 i < 2 i++) {

         fork()         

         printf("*")     

     }           

    return 0 

 }

i=0时：主进程子进程都会在各自的缓冲区输入一个*， 

i=1时：新创建的两个进程会从父进程复制缓冲区，会继承下来一个*，自己在往缓冲区塞一个*，因此各自都有两个*。同时i=0时创建的两个进程也会往各自的缓冲区塞一个*。这时各个进程的缓冲区都有两个*，所以一共8个*。

shell中经常会使用到IO重定向，

0、1、2为文件描述符在默认情况下，分别表示进程的标准输入、标准输出、标准错误输出。I/O重定向可以将茄戚弯这些标准的输入输出重定向到其他文件上，例如上面语句作用是，将标准输出仔派和标准错误输出重定向到文件/dev/null这个黑洞文件里面，即不输出

shell常用的方法如下

说明io重定向先简单说明内核如何表示一个打开的文件，在一个进程的内核结构中维护着两张表表示该进程已打开的文件（这里简单说明，并不严谨），可以如下所示

用户层打开一个文件内核将分配一个fd和file结构并填入进程的fd和file表中，fd和file保持对应的关系，io重定向即可以修改这种对应关系，内核提供dup和dup2等系颤闷统调用完成这项功能

已dup2为例

2>&1对应调用dup2(1,2)

调用后fd和file的对应关系将变为如下形式，其中file2标识为灰色表面内核可能关闭file2结构

了解上述原理后简单说明以下两者的区别，通过实例图应该比较清楚

对于上述原理理解后对应IO重定向应该有比较形象的理解了，但是还是存在一些盲点，即被重定向的文件描述符是一个未打开过的文件，还是一个打开的文件，如果已打开，被重定向后，源文件是否会被关闭，带着这些疑问，看看内核源码是怎么实现的吧，下述源码对应内核版本为2.6.18

通过源码可以比较清楚的发现

dup(m,n)中

1、n可以是一个全新的文件描述符即还未分配给已打开的文件，此时内核将分配该fd，并把该对应关系执行m执行的file结构，并对该file结构引用+1

2、n也可以是一个已经被分配给打开文件的描述符，此时内核将重新将该fd的指向改为m指向的file结构，引用+1，之后对原先n指向的file结构尝试关闭

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