一、操作系统的体系结构
计算机是由一堆硬件组成的，操作系统是为了有效的控制这些硬件资源的软件。操作系统除了有效地控制这些硬件资源的分配。并提供计算机执行所须要的功能之外，为了提供程序猿更easy开发软件的环境。操作系统还提供了一整组系统调用接口。
如上图所看到的，最中间的是硬件。操作系统是由内核和系统调用接口组成，当中内核是直接操作硬件的，内核提供了对这些硬件资源的控制和进程管理。系统调用接口向上提供了统一的调用接口方便开发者调用。
最上层就是应用程序，在应用程序中调用系统接口就能实现对硬件的操作。
二、Linux I/O系统
如上图Linux的I/O系统结构图。内核层有一个虚拟文件系统，就是使用标准的c类库封装的api,所以我们要操作文件系统仅仅须要调用这里的api就可以。
三、I/O的操作过程
1、打开文件
一个应用程序通过要求内核打开对应的文件，宣告他要訪问一个I/O设备。内核返回一个非负整数。叫描写叙述符号（Descriptor）【文件唯一标识】
2、读写文件
读：从文件拷贝n>0个字节到存储器（内存）
写：从存储器（内存）拷贝n>0个字节到文件
3、改变文件位置
4、关闭文件
对于内核而言。全部打开文件都由文件描写叙述符引用。
文件描写叙述符是一个非负整数。当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描写叙述符。
当读写一个文件时，用open或create返回的文件描写叙述符fd标识该文件，将其作为參数传送给read或write.而流(如: fopen)返回的是一个FILE结构指针, FILE结构是包括有文件描写叙述符的。FILE结构函数能够看作是对fd直接操作的系统调用的封装, 它的长处是带有I/O缓存
Linux支持各种各样的文件系统格式。如ext2、ext3、reiserfs、FAT、NTFS、iso9660等等。不同的磁盘分区、光盘或其他存储设备都有不同的文件系统格式，然而这些文件系统都能够mount到某个文件夹下，使我们看到一个统一的文件夹树，各种文件系统上的文件夹和文件我们用ls命令看起来是一样的，读写操作用起来也都是一样的，这是怎么做到的呢？Linux内核在各种不同的文件系统格式之上做了一个抽象层，使得文件、文件夹、读写訪问等概念成为抽象层的概念，因此各种文件系统看起来用起来都一样。这个抽象层称为虚拟文件系统（VFS，Virtual Filesystem）
四、Linux底层输入输出
我们能够去GNU下载libc的源代码和帮助文档（源代码下载地址：http://ftp.gnu.org/gnu/glibc/）
打开和关闭文件流
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]){
//open file
if(argc<2){
printf("please input filename
");
exit(1);
}else{
int fd;
umask(0000);
fd = open(argv[1], O_RDWR|O_CREAT, 0666);
if(fd < -1){
printf("error
");
exit(1);
}else{
printf("success=%d
", fd);
close(fd);
printf("closed
");
}
}
return 0;
}读文件（写文件的过程和读文件相似）#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char *argv[]){
//open file
if(argc<2){
printf("please input filename
");
exit(1);
}else{
int fd;
umask(0000);
fd = open(argv[1], O_RDWR|O_CREAT, 0666);
if(fd < -1){
printf("error
");
exit(1);
}else{
printf("success=%d
", fd);
char buf[1024];
memset(buf, 0, 1024);
int returnum = read(fd, buf, 1024);
if(returnum != -1){
printf("buf=%s
", buf);
}else{
printf("read error
");
exit(1);
}
close(fd);
printf("closed
");
}
}
return 0;
}