當你看完這篇文章若是不能理解什么是帶緩沖的I/O與無緩沖的I/O的區(qū)別，隨意噴!!!

當你學習Unix高級編程時會遇到不帶緩沖的I/O函數(shù)，比如open、read、write、lseek、close等等，那這與帶緩沖的I/O有什么區(qū)別？？？？

我們得先說說什么是高速緩沖存儲器，先別急慢慢看，看不懂算我輸?。?！這個東東對整個計算機性能的提升有很大的幫助，具體就涉及到兩個器件的運行速度了，也就是cpu與內存的運行速度，想想也知道兩個不同器件的運行速度肯定不一樣，最基本的硬件架構都不一樣。那這就有一個問題產生了，cpu的速度大于內存的，那要是cpu不挺的往內存的某一個地址寫數(shù)據(jù)，由于內存的速度跟不上，那數(shù)據(jù)就會被覆蓋了，所以解決方案就是在cpu與內存之間加一個高速緩沖存儲器，高速緩沖存儲器的速度介于cpu與內存之間，那就好辦事了，cpu先把數(shù)據(jù)放在這個存儲器上，然后內存向存儲器取數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到其他地方，在這段時間里，內存向存儲器取的數(shù)據(jù)不會因為cpu速度過快直接被覆蓋，而是放在了高速緩沖存儲器上，帶內存再次取數(shù)據(jù)時間就夠了?。?！

同樣的道理用在磁盤上，比如你寫了一個進程，這個進程不挺的向磁盤寫數(shù)據(jù)，若是進程發(fā)送的數(shù)據(jù)過快，磁盤在寫的過程中就極有可能會被新的數(shù)據(jù)所覆蓋，所以就出現(xiàn)了所謂的磁盤高速緩存來做緩沖，它其實是內存的一部分，也就是我們所說的內存條的一部分，當做緩沖，這就是它的實際的物理意義：就是內存的一部分。那這有什么好處？？？想想也知道好處大得很，說說原理，有個概念叫局部性原理。局部性原理包含很多的局部性，比如時間的局部性，就是說進程A在t0時刻訪問磁盤的某一地址，在t0+t1時刻又來訪問，就叫時間的局部性。若是訪問的次數(shù)特別多，訪問的時間的間隔特別短，那么進程A就要不挺的訪問磁盤，就好比出家門玩的時候，你忘記帶某一東西，你回去拿，忽然發(fā)現(xiàn)又忘記帶了，這個時候你肯定想要是有人幫我拿了，在送的路上就好了不必在回家，同樣的道理在進程A與磁盤之間，若是頻繁訪問某一地址，通過磁盤高速緩存來把數(shù)據(jù)存起來后方便以后在訪問，更何況現(xiàn)在是變成了進程A直接與磁盤高速緩存（或者說內存）之間的訪問了，這不更快了嗎?。?！所以一般出現(xiàn)一個某一個特定扇區(qū)的I/O請求時，這個請求會先查看所要訪問的數(shù)據(jù)在不在緩存里面，在就訪問，不在就把這個扇區(qū)的數(shù)據(jù)先拷貝到緩存里面，然后在訪問緩存里面的數(shù)據(jù)。

是不是感覺又理解了一點操作系統(tǒng)的小知識，我們繼續(xù)說?。?！那上面這些與I/0有無緩沖有什么聯(lián)系？？？

對于帶緩沖的I/O通過一個叫緩沖區(qū)高速緩存最為緩存，其實它就是磁盤高速緩存。若是用戶進程要訪問某一個設備，注意不一定是磁盤，任何一個設備，由于每個I/O設備都與一個特殊文件相關聯(lián)，而文件由文件系統(tǒng)所管理，所以對文件的I/O操作，就相當于對設備的操作了；而文件放在磁盤上，而且磁盤高速緩存（內存的一部分）又是被用來作為磁盤的緩存，所以某一設備（文件）的緩存可以是磁盤高速緩存（內存的一部分）其中的一部分?。?！如下圖所示：

這個緩沖區(qū)就是磁盤高速緩存（內存的一部分）其中的一部分的緩存。某一進程通過文件系統(tǒng)接口向設備對應的文件寫數(shù)據(jù)，文件系統(tǒng)把數(shù)據(jù)先存在緩存器中，然后發(fā)送到設備驅動程序控制設備。設備由所對應的控制器（可以簡單的理解為寄存器）所管理，學過單片機的都知道，簡單往寄存器寫數(shù)據(jù)就能控制設備了，比如串口，只要會了串口，藍牙不在話下?。?！若是把控制器里面的寄存器映射到內存（也就是所謂I/O映射），再加上磁盤高速緩存是內存的一部分，那不就是數(shù)據(jù)在內存之間變化了，速度就更快了?。。?/p>

而對于無緩沖的I/O就沒有其中的緩沖了，也就是進程通過DMA直接與I/O設備交換數(shù)據(jù)了，但是執(zhí)行無緩沖的I/0被鎖定在內存，不能被換出，那么這部分內存不能用了，信息交流的就少了不少，導致整個系統(tǒng)的性能有所下降，但是這是進程執(zhí)行I/O最快的方法了?。?！