高并发IO读写基础原理

用户程序的IO读写，依赖于底层的IO读写，基本上就会用到底层的read&write两大系统调用。在不同的操作系统中，IO读写的系统调用的名称可能完全不一样，但是基本功能都是一样的。

read系统调用，并不是直接从物理设备把数据读取到内存中；write系统调用，也不是直接将数据写入到物理设备。上层应用无论是调用操作系统的read，还是调用操作系统的write，都会涉及缓冲区.具体来说，调用系统的read,是把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区；而write系统调用，是把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区。

也就是说，上层程序的IO操作，实际上不是物理设备级别的读写，而是缓存的复制。read&write两大系统调用，都不负责数据在内核缓冲区和物理设备（如磁盘）之间的交换，这项底层的读写交换，是由操作系统内核（Kernel）来完成的。

用户程序中，无论是Socket的IO，还是文件IO的操作，都是属于上层应用的开发，它们的输入（input）和输出（output）的处理，在编程的流程上，都是一致的。

内核缓冲区与进程缓冲区

为什么要设置那么多的缓冲区呢？缓冲区的目的，是为了减少频繁地与设备之间的物理交换。外部设备的直接读写，涉及到操作系统的中断。发生系统中断需要保存之前的进程数据和状态等信息，而结束中断之后，还需要回复之前的进程数据和状态等信息。为了减少这种底层系统的时间损耗、性能损耗，于是出现了内核缓冲区。

有了内核缓冲区，上层应用使用read系统调用时，仅仅把数据从内核缓冲区复制到上层的缓冲区（进程缓冲区）；上层应用使用write系统调用时，仅仅把数据从进程缓缓从去复制到内核缓冲区中。底层操作系统会对内核缓冲区进行监控，等待缓冲区达到一定数量的时候，再进行IO设备的中断处理，集中执行物理设备的实际IO操作，这种机制提升了系统的性能。至于什么时候中断（读中断和写中断），都是由操作系统的内核来决定，用户程序不需要关心而且也无法处理。

从数量上来说，在Linux系统中，操作系统内核只有一个内核缓冲区。而每个用户程序（进程），都有自己的独立的缓冲区，叫做进程缓冲区，所以，用户程序的IO读写，在大多情况下，并没有进行实际的IO操作，而是在进程缓冲区和内核缓冲区之间进行数据的交换。

详解系统调用流程

用户程序所使用的系统调用read&write，它们不等价于数据在内核缓冲区和磁盘之间的交换。read把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区，write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区。
read调用流程如下所示：

write调用流程如下所示：