文件相关概念
1、linux文件结构
在 linux 中，内核会根据不同的设备类型，封装出对应的不同的文件类型，以便顶层的应用进程快速识别底层中的设备，主要分为以下几种：
内核通过文件描述符来进行区分和引用特定的文件
文件描述符
文件描述符是一个简单的整数，它是一个索引值，并指向内核中每个进程打开文件的记录表。当顶层的应用进程需要对底层的设备进行操作时，需要通过内核将设备对应的文件打开，同时内核会将打开的文件封装成文件描述符返回给用户进程。如果应用进程需要对对应的文件进行读写操作时，就会将文件描述符作为参传递给内核函数，进行操作。
一般情况下，当启动一个进程时，内核会自动为这个进程打开三个文件
分别为：
- 标准输入（键盘），对应的文件描述符为 0，即宏 stdin
- 标准输出（屏幕），对应的文件描述符为 1，即宏 stdout
- 标准出错处理（屏幕），对应的文件描述符为 2，即宏 stder
(如果后面进程需要操作新的设备或者文件，则需要通过内核提供的功能函数先打开文件并返回文件描述符，才能进行各种功能操作，而这个文件描述总是从 3 开始递增分配，一个进程最多只能打开 1024 个。)
其中,进程是一个操作主体，文件是一个电路。
示例一：
两个进程打开相同的文件，得到的是相同的文件描述符。
结果：
示例二：
一个进程打开两个不同的文件会得到两个不同的1文件描述符
结果：
2、系统调用
用户空间是应用程序启动后执行时所处的地址空间。
内核空间是操作系统及其服务执行时所处的地址空间。
在有些情况下，用户空间进程需要获得一定的系统服务（调用内核的函数），这时操作系统需要提供一组封装好的“特殊接口”，以便用户进程通过这组接口，进入内核空
间访问内核函数，这时程序运行空间需要从用户空间进入内核空间，处理完之后再返回用户空间。
系统调用的函数会用一组系统调用号来区别。
例子：
int syscall(int number, ...) number 是需要的函数的系统调用号
3、功能函数库
在 linux 操作中，特别是输入输出操作中，直接使用系统调用的效率非常低。
主要是原因是：
1）系统开销大
因为在执行系统调用的时，Linux 必须从用户态转换到内核态，还要返回用户态。
2）硬件对底层系统调用一次所能读写的数据块做出的限制
所以需要功能函数库配合系统调用来使用，因此以下图示的效率比较低。
应用进程在调用系统调用之前，通过调用一组已经实现的用户编程接口程序，对数据及操作进行加工处理，再调用内核提供的系统调用，可以在某种程序上避免出现以上问题
这个用户编程接口即应用空间实的功能函数封装库，例如 libc 库中，就实现了输入输出操作中的 open,read,write 等常用的库函数。通过这些封装好的库函数，我们可以更加快速、便捷地使用内核提供的系统调用。
下面是write系统调用过程分析图：
过程分析：
- 当我们需要向文件写入的时候，调用write函数
- write函数是实现的用户编程接口程序，对数据及操作进行加工处理。
- 接着，write函数会调用内核提供的系统调用syscall(int number, …)，指明一个系统调用号。
- 然后这个系统调用号会与sys_write函数绑定，调用相关的驱动代码
- 驱动代码会处理底层的磁盘扇区（也就是当前想要处理的文件）
这两条语句是一样的。
非标准功能函数库的缺点：
但是此功能函数库与系统的关系还是比较大，与系统库是直接绑定的，与这个操作系统相关，只是一个简单的关系转换，这段代码就只能在固定这个系统的里面跑，就不能在其他的系统里面跑，没有跨平台性，会出现系统不兼容的问题，迁移到其他的系统就不能跑起来了。
用的库越高层，就有更好的兼容性。
4、文件的IO操作
有两套大类的操作方式：
1）不带缓存的文件 IO 操作（系统 IO 操作） — 调用非标准库函数实现的 IO 操作
不带缓存的 IO 操作，是通过调用 open、read、write、close 等 libc 库函数间接调用系统调用来实现 IO 操作。因为它们位于 C 标准库的 I/O 缓冲区的底层，所以称为无缓冲 I/O（Unbuffered I/O）。
这种操作方式，可以高效完成文件输入输出。它以文件标识符（整型）作为文件唯一性的判断依据。但是由于这种操作不是 ASCI 标准的，与系统有关，所以移植有一定的问题。当然，效率也是有问题的。
常用的非标准库实现的 IO 操作，主要有以下函数：Open/create/Close/Read/write/Lseek/
2）带缓存的文件 IO 操作 — 通过标准的 LIBC 库实现 IO 操作
带缓存的 IO 操作是在不带缓存的基础之上封装了一层，维护了一个输入输出缓冲区，使之能跨 OS，成为 ASCI 标准，称为标准 IO 库。
由于缓冲区的存在，使得不用频繁地调用系统调用，减少系统的开销，但是响应速度不够及时。移植性较好。
c 库中，常用的 IO 操作函数有 fopen,fwrite,fread 等等。
