引言
缓冲区是一块内存区域，用于存储在两个设备之间，或在设备与应用程序之间传输的数据。I/O 缓冲是计算机中使用的一种技术，用于管理计算机内存与输入/输出设备（如硬盘驱动器、打印机或网络设备）之间的数据传输。它通过在称为缓冲区的保留内存区域中临时存储数据，使数据传输更加高效。这使得 CPU 和 I/O 设备能够以各自的速度工作，而无需相互等待，从而提高了整体系统性能。
什么是 I/O 缓冲？
I/O 缓冲是计算机系统中用来提高输入和输出（I/O）操作效率的一种技术。它涉及将数据临时存储在缓冲区（即内存中的保留区域）中，以减少 I/O 操作的次数，并管理快速设备/进程与慢速设备/进程之间的数据流。
I/O 缓冲的用途
- 实施缓冲是为了有效解决数据流中生产者和消费者之间的速度不匹配问题。
- 在主存中产生一个缓冲区，用来堆积从调制解调器接收到的字节。
- 缓冲区接收数据后，数据会在一次操作中从缓冲区传输到磁盘。
- 这个数据传输过程并非瞬间完成，因此调制解调器需要另一个缓冲区来存储额外的传入数据。
- 当第一个缓冲区填满时，系统会请求将数据传输到磁盘。
- 然后，调制解调器开始填充第二个缓冲区中的额外传入数据，而第一个缓冲区中的数据则被传输到磁盘。
- 当两个缓冲区都完成各自的任务后，调制解调器会切换回第一个缓冲区，同时将第二个缓冲区中的数据传输到磁盘。
- 使用两个缓冲区将数据的生成者和消费者分离开来，从而最大限度地减少了它们之间所需的时间。
- 缓冲还为具有不同数据传输大小的设备提供了变通方案。
I/O 缓冲技术的类型
1. 单缓冲
使用一个缓冲区来临时存储数据。操作系统在主存的系统部分提供一个缓冲区。
面向块设备
- 系统缓冲区接收输入。
- 接收输入后，块被进程传输到用户空间，然后进程请求下一个块。
- 两个块同时工作，当一个数据块被用户进程处理时，下一个块正在被读入。
- 操作系统可以交换进程。
- 操作系统可以将系统缓冲区的数据记录到用户进程。
面向流设备
- 逐行操作用于滚动生成的终端。用户一次输入一行，以回车符表示行结束。
- 逐字节操作用于表单模式、终端，此时每次击键都很重要。
2. 双缓冲
在这种技术中，操作系统使用两个缓冲区来允许两个进程或两个设备之间的连续数据传输。
面向块设备
- 系统中有两个缓冲区。
- 一个缓冲区供驱动程序或控制器使用，在等待更高级别的层次获取数据时存储数据。
- 另一个缓冲区用于存储来自低级模块的数据。
- 双缓冲也称为缓冲交换。
- 双缓冲的一个主要缺点是过程的复杂性增加了。
- 如果进程执行快速的 I/O 突发传输，那么使用双缓冲可能不足够。
面向流设备
- 在逐行 I/O 中，用户进程不需要为了输入或输出而被挂起，除非进程运行速度超过了双缓冲的处理能力。
- 在逐字节操作中，双缓冲并不比长度为其两倍的单缓冲更有优势。
3. 循环缓冲
在这种技术中，操作系统使用循环缓冲区来高效管理连续的数据流。
- 当使用超过两个缓冲区时，缓冲区的集合本身被称为循环缓冲区。
- 在这里，数据并不直接从生产者传递给消费者，因为数据可能会因缓冲区在消费之前被覆盖而改变。
- 生产者只能填充到缓冲区 i-1，而缓冲区 i 中的数据正等待被消费。
结论
总之，I/O [缓冲](https://ww