IO、存储、硬盘、文件系统

1. 输入/输出（IO）

• IO是计算机与外部设备之间进行数据交换的过程。
• 输入是将数据从外部设备传输到计算机，如键盘、鼠标等。
• 输出是将数据从计算机传输到外部设备，如显示器、打印机等。

2. 存储

• 存储是指计算机中用于保存数据的介质，可以分为主存储器（内存）和辅助存储器（硬盘、SSD、光盘等）。
• 主存储器是计算机中直接与CPU进行数据交换的部分，速度较快但容量较小。
• 辅助存储器主要用于长期存储数据，容量较大但速度相对较慢。

3. 硬盘

• 硬盘是一种常见的辅助存储设备，用于永久存储数据。
• 它由多个可旋转的磁盘组成，数据通过读写磁头在磁盘上进行读写操作。
• 硬盘的传输速度较慢，但容量较大，适合存储大量的数据和文件。

4. 文件系统

4.1 文件系统的定义

• 文件系统是操作系统用于组织和管理文件和目录的方法。
• 它提供了文件的命名、存储、检索、保护和共享等功能。

4.2 常见的文件系统类型

• FAT32：最早的Windows文件系统，支持跨平台使用，但文件大小限制为4GB。
• NTFS：Windows主要使用的文件系统，具有更高的性能和安全性，支持较大的文件和分区。
• HFS+：Mac OS X之前使用的文件系统，用于管理硬盘上的文件和目录。
• APFS：Mac OS X及其后续版本中使用的新一代文件系统，提供更快的性能和更好的数据保护。
• EXT4：Linux系统中常用的文件系统，支持高性能和大容量存储。

4.3 文件系统的组成

• 文件：在文件系统中，数据以文件的形式进行存储和组织。文件可以是文本、图像、音频或其他类型的数据。
• 目录：目录是文件系统中用于组织和管理文件的容器。它可以包含文件和其他目录，形成层次结构。
• 文件路径：文件路径是指定文件位置的字符串。它可以是绝对路径（完整路径）或相对路径（相对于当前工作目录）。

5. 文件路径 

文件路径是用来指定文件在文件系统中位置的字符串。它可以是绝对路径或相对路径。

5.1 绝对路径

• 绝对路径是从文件系统的根目录开始的完整路径。
• 在Windows系统中，绝对路径通常以盘符（如C:\）开始，后面跟着目录层级和文件名（如C:\Documents\file.txt）。
• 在Unix/Linux系统中，绝对路径以斜杠（/）开始，后面跟着目录层级和文件名（如/home/user/file.txt）。

5.2 相对路径

• 相对路径是相对于当前工作目录的路径。
• 在Windows系统中，相对路径可以使用当前目录（.）表示，上一级目录（..）表示，或者直接省略表示当前目录下的文件（如.\file.txt）。
• 在Unix/Linux系统中，相对路径可以使用当前目录（.）表示，上一级目录（..）表示，或者直接省略表示当前目录下的文件（如./file.txt）。

5.3 注意事项

• 文件路径的格式和规则可能因操作系统的不同而有所差异，请根据所使用的操作系统选择正确的路径格式。
• 在编程中，通常使用特定的函数或方法来操作和处理文件路径，以确保正确性和可移植性。

以下是一些示例文件路径：

• 绝对路径：C:\Documents\file.txt、/home/user/file.txt
• 相对路径：./file.txt、../folder/file.txt

6. 常见问题

6.1 什么是IO阻塞和非阻塞？

• IO阻塞指的是当应用程序进行IO操作时，如果没有获取到需要的数据或无法立即完成IO操作，应用程序将被阻塞，一直等待直到IO操作完成。
• IO非阻塞指的是应用程序在进行IO操作时，如果无法立即完成IO操作，将不会被阻塞，而是立即返回并继续执行其他任务。

6.2 什么是同步IO和异步IO？

• 同步IO指的是应用程序进行IO操作时，必须等待IO操作完成后才能继续执行后续的代码。
• 异步IO指的是应用程序发起IO操作后，不需要等待IO操作完成，可以继续执行后续的代码，当IO操作完成后，通过回调或轮询等方式得到通知。

6.3 为什么SSD比传统硬盘快？

• SSD（固态硬盘）使用闪存芯片而不是磁盘和读写磁头，因此没有机械部件，访问速度更快。
• 传统硬盘需要等待磁盘旋转并移动磁头来读取数据，而SSD可以直接访问存储的数据，因此速度更快。

6.4 文件系统的选择有什么影响？

• 不同的文件系统具有不同的特性，如性能、可靠性、安全性等。
• 文件系统的选择可能受到操作系统的限制，也可能取决于应用程序对数据的访问模式和需求。
• 例如，对于大型数据库应用程序，需要选择一个支持高性能和并发访问的文件系统。