输入/输出（I/O）是在主存（memory）和外部设备之间拷贝数据的过程。输入数据是从I/O设备拷贝数据到主存，输出数据是从主存拷贝数据到I/O设备。
Unix I/O
所有的的I/O设备都模型化为文件，而所有的输入和输出都当作相应文件的读和写来执行。
所有的输入输出都以一种统一且一致的方式来执行：
- 打开文件
- 改变当前的文件位置
- 读写文件
- 关闭文件
文件
每个Linux文件都有一个类型，主要有文件（file）、目录（directory）、套接字（socket）三种类型，其他还有命名管道、符号链接、块设备等。文件系统目录层级呈现树状结构。
打开和关闭文件
open函数将filename转换为一个文件描述符，并且返回描述符数字。返回的描述符总是在进程中当前没有打开的最小描述符
读和写文件
read函数从描述符为fd的当前文件位置拷贝至多n个字节到存储器位置buf。
write 函数从存储器位置拷贝至多n个字节到描述符fd的当前文件位置
通过调用lseek函数，应用程序能够显式地修改当前文件的位置
读写过程中会出现计数不足（short count）的情况，原因有：遇到EOF；从终端读取文本行，一次只能读一行；网络传输，读写套接字的时候，由于缓冲区大小和网络延迟原因会出现不足。
读取文件元信息
利用stat和fstat函数提取元信息
读取目录内容
opendir函数返回目录流指针，流是一组目录条目的抽象
readdir函数返回下一个目录条目（directory entry）的指针
struct dirent {
ino_t d_ino; /* inode number, aka file location */
char d_name[256]; /* Filename */
};
closedir函数关闭流，释放资源
共享文件
可以用许多不同的方式来共享 Unix 文件。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。每个文件表的表项包括当前的文件位置、引用计数(reference count)，以及一个指向 v-node 表中对应表项的指针。
- v-node 表(v-node table)。同文件表一样，所有的进程共享这张表。每个表项包含 stat 结构中的大多数信息。
多个描述符也可以通过不同的文件表表项来引用同一个文件。这种情况的主要应用场景是，打开同一文件，但是读取不同的offset位置。
子进程继承父进程打开文件
I/O重定向
I/O重定向（>输出 & <输入）可以将标准输入输出与磁盘文件相关联，例如将ls的结果输出到文件中可以用ls > foo.txt，重定向的原理是借助dup2函数，改变文件描述符descriptor所指向的文件表条目file table entry。
我们该使用哪些I/O函数
Unix I/O属于操作系统内核。一般我们只使用语言或者语言框架封装好的接口函数进行I/O操作。例如C中绝大多数情况都只考虑使用Standard I/O。
小结
Unix 提供了少量的系统级函数，它们允许应用程序打开、关闭、读和写文件，提取文件的元数据，以及执行 I/O 重定向。 Unix 的读和写操作会出现不足值，应用程序必须能正确地预计和处理这种情况。应用程序不应直接调用 Unix I/O 函数，而应该使用 RIO 包，RIO 包通过反复执行读写操作，直到传送完所有的请求数据，自动处理不足值。
Unix 内核使用三个相关的数据结构来表示打开的文件。描述符表中的表项指向打开文件表中的表项，而打开文件表中的表项又指向 v-node 表中的表项。
标准 I/O 库是基于 Unix I/O 实现的，并提供了一组强大的高级 I/O 例程。对于大多数应用程序而言，标准 I/O 更简单，是优于 Unix I/O 的选择。然而，因为对标准 I/O 和网络文件的一些相互不兼容的限制，Unix I/O 比标准 I/O 更适用于网络应用程序。
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