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系统io操作包括什么

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系统IO操作是计算机系统中实现输入输出功能的核心机制,主要涉及以下内容:

一、基础概念

输入输出(IO)定义

输入输出是计算机与外部设备(如键盘、显示器、磁盘等)之间数据传输的过程,包括数据从设备读取到内存(输入)和从内存写入设备(输出)。

系统IO与标准IO的区别

系统IO:直接操作物理设备(如磁盘、网络接口),涉及设备驱动程序。

标准IO:通过操作系统提供的抽象层(如文件描述符、系统调用),隐藏底层设备细节。

二、核心操作

文件操作

打开文件(`open`):创建或打开文件,返回文件描述符。

读取数据(`read`):从文件描述符读取数据到缓冲区。

写入数据(`write`):将数据从缓冲区写入文件描述符。

关闭文件(`close`):释放文件描述符资源。

定位文件(`lseek`):移动文件指针到指定位置。

设备交互

网络IO:通过套接字进行数据传输,涉及`read()`、`write()`等系统调用。

磁盘IO:操作系统内核负责数据在内存与磁盘之间的拷贝。

三、典型IO模型

同步阻塞IO(BIO)

进程发起IO请求后,内核执行IO操作,期间进程被阻塞,适用于简单场景。

同步非阻塞IO(NIO)

进程发起IO请求后,内核立即返回,进程可继续执行,通过轮询或事件驱动处理IO完成状态。

IO多路复用(select、poll、epoll)

允许单个线程管理多个IO操作,通过事件驱动机制(如信号、状态变化)处理多个连接,提高并发性能。

四、其他相关概念

异步非阻塞IO(AIO):

操作系统内核异步执行IO操作,程序可在IO完成时获取结果,提升效率。

信号驱动IO:通过信号通知(如中断)触发IO操作,适用于高并发场景。

总结

系统IO操作是计算机与外部设备交互的基础,涵盖文件读写、设备控制等核心功能。随着技术发展,多路复用和异步机制不断优化,提升了系统并发处理能力。理解这些操作有助于开发高效的应用程序。