我们先来了解下操作系统缓冲技术的概念。为什么有缓冲这个东西呢？

缓冲，顾名思义就是起到一个调节的作用。我们知道cpu的处理速度是很快的，每秒钟百万条字节，而磁盘的I/O是

比较慢的，因为涉及到机械运动，性能差别很大。所以要有一个缓冲区用来缓和他们之间性能上的差异。磁盘I/O到

缓冲区中，然后缓冲区数据满了或者足够了之后通过总线放在cpu的高速缓冲区中，然后交给cpu处理，cpu处理完了

之后，回写到高速缓冲中。然后通过总线把数据放在缓冲区中。然后再回写到硬盘中。整个过程有两个甚至更多的缓

冲，为了就是解决性能上的差距。我们这里主要介绍下在磁盘I/O的缓冲技术中的缓冲池。

我们先来简单介绍除了缓冲池之外的其他缓冲技术。

1、单缓冲区：单个缓冲区是指要写到磁盘中的数据先放在缓冲区中，然后再把缓冲区的数据写到磁盘中。或者把磁盘

中的数据写在缓冲区中，然后由处理机取走。这种缓冲区由于要保证数据的正确性，而且缓冲区属于临界资源，需要进

行同步处理。只能有一个进程对数据进行写入或者读取。

2、双缓冲区：双缓冲区是指有两个缓冲区，当数据要写入磁盘的时候，首先写入第一缓冲区(a)，第一缓冲区写满之后再

向第二个缓冲区(b)写入。当写入磁盘的时候，先把第一缓冲区(a)的数据写入到磁盘中。然后把第二个缓冲区(b)当作第一

个缓冲区(a)。再进行写入的时候写第二个缓冲区(a)。读操作类似。这样设计之后就能防止因缓冲区区域小导致数据写入

或者读取的不完整情况。提高并行性和设备的利用度。

3、循环缓冲区：

循环缓冲区是对单缓冲区的改良，这种缓冲区适合于读写速率差不多的情况，可以通过循环缓冲区来进行控制，这种机制

也可以提高设备的利用率。但是读写速率差距较大的时候，又不适合这种方式，这时候又可以引入多个缓冲区来适应速率

差别大的问题。

缓冲池，说到底也是缓冲区，只不过这种缓冲区较其他缓冲区来说能更好的实现cpu并行和设备的利用率。

缓冲池里主要包括如下方面。用于对数据进行读写的公共区域：

1、 emq空缓冲队列：用于取出空缓冲区来进行读写等操作。

2、 inq输入队列：用来记录输入设备输入的数据，以便用户程序读取。

3、outq输出队列：用来记录用户程序输出到设备(显示屏或是文件等)的数据，以便用户程序读取。

先来分析下这个图的含义：

我们的缓冲区主要是有inq，outq，enq三个缓冲队列。其他四种hin，sout，sin，hout工作缓冲区是在这三种缓冲队列

上申请和取出缓冲区，用于数据的读取和存储。操作完成之后再把缓冲区放回到原来的队列。所以这四种缓冲区是抽象

出来的缓冲区，实际上还是在这三种缓冲队列上进行操作。下面我们来分析下四种操作对应是怎么实现的。

这四种工作缓冲区是在对应的队列中申请空间，所以我们有对对应的缓冲队列的读写两种操作。

Get_buf(封装Take_buf)：从缓冲队列取出一个缓冲区的过程：

Put_buf(封装Add_buf)：从缓冲区插入对应缓冲队列的过程：

上面对应的四种操作就可以通过调用这两个函数，给出不同参数实现对应的功能。

1、收容输入：把设备输入的数据放在缓冲区中。

①首先从空缓队列取出一个缓冲区当作hin工作缓冲区，hin=Get_buf(emq)。把数据装入到hin中

②把得到的hin缓冲区放在inq缓冲队列。inq=Put_buf(inq,hin)。供给用户程序利用

2、提取输入：把缓冲区的数据交给用户程序处理。

①把inq缓冲队列中的数据提取到sin工作缓冲区中，sin=Get_buf(inq)。供给用户提取数据。

②提取完数据之后，把sin的工作缓冲区放回到emq空缓冲队列中。emq=Put_buf(emq,sin)。

3：收容输出：把用户程序处理完的数据放在缓冲区中。

①先用工作缓冲区hout向空缓冲队列emq申请缓冲区，得到用户处理的数据，hout=Get_buf(emq)。

②hout的数据读取完毕之后，放在outq缓冲区中。Put_buf(outq,hout)供给外设读取。

4：提取输出：

①先把要输出到设备的缓冲区中的数据放在sout工作缓冲区中。sout=Get_buf(outq)。

②提取完sout的数据之后，把sout缓冲区放到空缓冲队列而emq中。emq=Put_buf(emq,sout)

有了缓冲池支撑缓冲，能够大大提高设备和cpu的利用率。这时候可以允许多个线程来处理数据。A线程送完了数据之

后，直接执行其他部分。B线程过来的时候带走应用程序处理的A线程的数据。放在对应的位置。多个设备也可同时对

缓冲区的不同位置进行读写，互不干扰。效率大大提高。