1 I/O 系统概述 #
mindmap
id1[I/O 系统概述]
id1-1[I/O 系统的基本概念]
id1-2[输入/输出定义与作用]
id1-3[I/O 设备分类与特性]
id1-4[I/O 系统组成结构]
id1-5[I/O 性能指标与评价标准]
id1-6[I/O 硬件基础]
id1-7[设备控制器功能与结构]
id1-8[I/O 端口与内存映射I/O]
id1-9[直接内存访问 DMA 原理]
id1-10[中断机制与中断处理]
id1-11[I/O 软件目标与原则]
id1-12[设备独立性]
id1-13[统一命名空间]
id1-14[错误处理机制]
id1-15[同步与异步I/O]
id1-16[缓冲技术原理]
I/O 系统的基本概念
输入/输出定义与作用
I/O 设备分类与特性
I/O 系统组成结构
I/O 性能指标与评价标准
I/O 硬件基础
设备控制器功能与结构
I/O 端口与内存映射I/O
直接内存访问 DMA 原理
中断机制与中断处理
I/O 软件目标与原则
设备独立性
统一命名空间
错误处理机制
同步与异步I/O
缓冲技术原理
2 I/O 控制方式 #
程序控制I/O
轮询方式工作原理
忙等待机制
程序控制I/O优缺点
适用场景分析
中断驱动I/O
中断处理流程
中断向量表
中断优先级
中断屏蔽与使能
中断驱动I/O性能分析
直接内存访问
DMA控制器结构
DMA传输过程
周期窃取机制
DMA与处理器协同工作
DMA缓冲区管理
mindmap
id2[I/O 控制方式]
id2-1[程序控制I/O]
id2-2[轮询方式工作原理]
id2-3[忙等待机制]
id2-4[程序控制I/O优缺点]
id2-5[适用场景分析]
id2-6[中断驱动I/O]
id2-7[中断处理流程]
id2-8[中断向量表]
id2-9[中断优先级]
id2-10[中断屏蔽与使能]
id2-11[中断驱动I/O性能分析]
id2-12[直接内存访问]
id2-13[DMA控制器结构]
id2-14[DMA传输过程]
id2-15[周期窃取机制]
id2-16[DMA与处理器协同工作]
id2-17[DMA缓冲区管理]
3 I/O 软件层次结构 #
mindmap
id3[I/O 软件层次结构]
id3-1[中断处理程序]
id3-2[中断服务例程设计]
id3-3[上下文保存与恢复]
id3-4[中断嵌套处理]
id3-5[中断共享机制]
id3-6[设备驱动程序]
id3-7[驱动程序架构]
id3-8[设备初始化与注销]
id3-9[I/O请求处理]
id3-10[设备状态管理]
id3-11[驱动程序接口标准]
id3-12[设备独立层]
id3-13[设备命名与映射]
id3-14[设备保护机制]
id3-15[缓冲管理策略]
id3-16[错误报告与恢复]
id3-17[资源分配与调度]
id3-18[用户空间I/O库]
id3-19[系统调用封装]
id3-20[标准I/O函数]
id3-21[格式化I/O处理]
id3-22[错误代码处理]
id3-23[性能优化接口]
中断处理程序
中断服务例程设计
上下文保存与恢复
中断嵌套处理
中断共享机制
设备驱动程序
驱动程序架构
设备初始化与注销
I/O请求处理
设备状态管理
驱动程序接口标准
设备独立层
设备命名与映射
设备保护机制
缓冲管理策略
错误报告与恢复
资源分配与调度
用户空间I/O库
系统调用封装
标准I/O函数
格式化I/O处理
错误代码处理
性能优化接口
4 I/O 核心子系统 #
I/O 调度算法
先来先服务调度
最短寻道时间优先
电梯算法 SCAN
循环扫描 C-SCAN
预期调度算法
调度算法性能比较
缓冲管理
单缓冲与双缓冲
循环缓冲
缓冲池管理
缓存替换算法
预读与延迟写
假脱机技术
SPOOLING系统原理
输入井与输出井
假脱机进程管理
打印假脱机实现
网络假脱机应用
设备分配与回收
独占设备分配
共享设备管理
虚拟设备技术
死锁预防与避免
资源分配图
mindmap
id4[I/O 核心子系统]
id4-1[I/O 调度算法]
id4-2[先来先服务调度]
id4-3[最短寻道时间优先]
id4-4[电梯算法 SCAN]
id4-5[循环扫描 C-SCAN]
id4-6[预期调度算法]
id4-7[调度算法性能比较]
id4-8[缓冲管理]
id4-9[单缓冲与双缓冲]
id4-10[循环缓冲]
id4-11[缓冲池管理]
id4-12[缓存替换算法]
id4-13[预读与延迟写]
id4-14[假脱机技术]
id4-15[SPOOLING系统原理]
id4-16[输入井与输出井]
id4-17[假脱机进程管理]
id4-18[打印假脱机实现]
id4-19[网络假脱机应用]
id4-20[设备分配与回收]
id4-21[独占设备分配]
id4-22[共享设备管理]
id4-23[虚拟设备技术]
id4-24[死锁预防与避免]
id4-25[资源分配图]
5 磁盘I/O管理 #
mindmap
id5[磁盘I/O管理]
id5-1[磁盘存储结构]
id5-2[磁盘物理结构]
id5-3[磁道、扇区与柱面]
id5-4[磁盘格式化]
id5-5[磁盘性能参数]
id5-6[磁盘调度算法]
id5-7[FCFS调度算法]
id5-8[SSTF调度算法]
id5-9[SCAN调度算法]
id5-10[C-SCAN调度算法]
id5-11[LOOK与C-LOOK算法]
id5-12[现代磁盘调度策略]
id5-13[磁盘缓存]
id5-14[磁盘缓存原理]
id5-15[页面缓存机制]
id5-16[写回与写直达]
id5-17[缓存一致性]
id5-18[预取算法优化]
id5-19[RAID技术]
id5-20[RAID级别概述]
id5-21[数据条带化]
id5-22[奇偶校验技术]
id5-23[镜像与双工]
id5-24[RAID性能与可靠性]
磁盘存储结构
磁盘物理结构
磁道、扇区与柱面
磁盘格式化
磁盘性能参数
磁盘调度算法
FCFS调度算法
SSTF调度算法
SCAN调度算法
C-SCAN调度算法
LOOK与C-LOOK算法
现代磁盘调度策略
磁盘缓存
磁盘缓存原理
页面缓存机制
写回与写直达
缓存一致性
预取算法优化
RAID技术
RAID级别概述
数据条带化
奇偶校验技术
镜像与双工
RAID性能与可靠性
6 字符设备I/O #
终端设备管理
终端驱动程序
行规程处理
终端控制序列
终端属性设置
伪终端技术
串行端口I/O
串行通信协议
波特率与数据帧
流控制机制
串口缓冲区管理
现代串口应用
键盘与鼠标
键盘扫描码处理
鼠标事件处理
输入设备驱动
热键与快捷键
输入法框架
mindmap
id6[字符设备I/O]
id6-1[终端设备管理]
id6-2[终端驱动程序]
id6-3[行规程处理]
id6-4[终端控制序列]
id6-5[终端属性设置]
id6-6[伪终端技术]
id6-7[串行端口I/O]
id6-8[串行通信协议]
id6-9[波特率与数据帧]
id6-10[流控制机制]
id6-11[串口缓冲区管理]
id6-12[现代串口应用]
id6-13[键盘与鼠标]
id6-14[键盘扫描码处理]
id6-15[鼠标事件处理]
id6-16[输入设备驱动]
id6-17[热键与快捷键]
id6-18[输入法框架]
7 块设备I/O #
mindmap
id7[块设备I/O]
id7-1[块设备驱动]
id7-2[块设备注册]
id7-3[请求队列管理]
id7-4[块I/O操作]
id7-5[设备映射机制]
id7-6[块设备性能优化]
id7-7[文件系统I/O]
id7-8[文件读写操作]
id7-9[文件缓存管理]
id7-10[元数据操作]
id7-11[日志文件系统]
id7-12[分布式文件系统I/O]
id7-13[虚拟内存与I/O]
id7-14[内存映射文件]
id7-15[页面换入换出]
id7-16[交换空间管理]
id7-17[缺页中断处理]
id7-18[I/O与内存管理交互]
块设备驱动
块设备注册
请求队列管理
块I/O操作
设备映射机制
块设备性能优化
文件系统I/O
文件读写操作
文件缓存管理
元数据操作
日志文件系统
分布式文件系统I/O
虚拟内存与I/O
内存映射文件
页面换入换出
交换空间管理
缺页中断处理
I/O与内存管理交互
8 网络I/O管理 #
网络设备驱动
网络接口卡驱动
数据包收发
中断合并技术
NAPI机制
现代网络驱动优化
协议栈I/O
套接字接口
协议处理流程
零拷贝技术
大页内存支持
网络I/O性能调优
异步网络I/O
select/poll机制
epoll模型
IOCP技术
异步I/O完成端口
高并发网络服务
mindmap
id8[网络I/O管理]
id8-1[网络设备驱动]
id8-2[网络接口卡驱动]
id8-3[数据包收发]
id8-4[中断合并技术]
id8-5[NAPI机制]
id8-6[现代网络驱动优化]
id8-7[协议栈I/O]
id8-8[套接字接口]
id8-9[协议处理流程]
id8-10[零拷贝技术]
id8-11[大页内存支持]
id8-12[网络I/O性能调优]
id8-13[异步网络I/O]
id8-14[select/poll机制]
id8-15[epoll模型]
id8-16[IOCP技术]
id8-17[异步I/O完成端口]
id8-18[高并发网络服务]
9 高级I/O技术 #
mindmap
id9[高级I/O技术]
id9-1[异步I/O]
id9-2[AIO接口规范]
id9-3[异步I/O实现机制]
id9-4[完成通知方式]
id9-5[异步I/O性能分析]
id9-6[实际应用场景]
id9-7[内存映射I/O]
id9-8[mmap系统调用]
id9-9[共享内存通信]
id9-10[内存映射文件]
id9-11[地址空间管理]
id9-12[性能优势与限制]
id9-13[向量I/O]
id9-14[分散/聚集I/O]
id9-15[readv/writev系统调用]
id9-16[向量I/O优化]
id9-17[应用案例研究]
id9-18[性能测试与比较]
id9-19[I/O多路复用]
id9-20[select系统调用]
id9-21[poll系统调用]
id9-22[epoll机制]
id9-23[kqueue技术]
id9-24[多路复用性能对比]
异步I/O
AIO接口规范
异步I/O实现机制
完成通知方式
异步I/O性能分析
实际应用场景
内存映射I/O
mmap系统调用
共享内存通信
内存映射文件
地址空间管理
性能优势与限制
向量I/O
分散/聚集I/O
readv/writev系统调用
向量I/O优化
应用案例研究
性能测试与比较
I/O多路复用
select系统调用
poll系统调用
epoll机制
kqueue技术
多路复用性能对比
10 I/O性能优化 #
I/O性能监控
I/O统计信息
性能监控工具
瓶颈识别方法
性能基准测试
实时性能分析
I/O调优技术
预读优化策略
写合并技术
I/O调度器调优
文件系统优化
硬件配置优化
现代I/O优化
固态硬盘I/O优化
多队列块设备
内核旁路技术
RDMA技术应用
云环境I/O优化
mindmap
id10[I/O性能优化]
id10-1[I/O性能监控]
id10-2[I/O统计信息]
id10-3[性能监控工具]
id10-4[瓶颈识别方法]
id10-5[性能基准测试]
id10-6[实时性能分析]
id10-7[I/O调优技术]
id10-8[预读优化策略]
id10-9[写合并技术]
id10-10[I/O调度器调优]
id10-11[文件系统优化]
id10-12[硬件配置优化]
id10-13[现代I/O优化]
id10-14[固态硬盘I/O优化]
id10-15[多队列块设备]
id10-16[内核旁路技术]
id10-17[RDMA技术应用]
id10-18[云环境I/O优化]
11 特殊设备I/O #
mindmap
id11[特殊设备I/O]
id11-1[图形设备I/O]
id11-2[帧缓冲区管理]
id11-3[图形加速技术]
id11-4[显示驱动程序]
id11-5[D图形流水线]
id11-6[现代GPU I/O]
id11-7[存储设备I/O]
id11-8[SCSI设备管理]
id11-9[SATA/SAS接口]
id11-10[NVMe协议]
id11-11[存储区域网络]
id11-12[对象存储I/O]
id11-13[嵌入式设备I/O]
id11-14[嵌入式I/O特点]
id11-15[低功耗I/O管理]
id11-16[实时I/O要求]
id11-17[嵌入式驱动开发]
id11-18[物联网设备I/O]
图形设备I/O
帧缓冲区管理
图形加速技术
显示驱动程序
D图形流水线
现代GPU I/O
存储设备I/O
SCSI设备管理
SATA/SAS接口
NVMe协议
存储区域网络
对象存储I/O
嵌入式设备I/O
嵌入式I/O特点
低功耗I/O管理
实时I/O要求
嵌入式驱动开发
物联网设备I/O
12 I/O安全与可靠性 #
I/O安全机制
设备访问控制
I/O权限管理
DMA攻击防护
安全I/O协议
可信计算基础
错误检测与恢复
校验和技术
循环冗余校验
错误纠正码
自动重传机制
故障转移技术
数据完整性
原子写操作
事务性I/O
日志结构I/O
数据一致性
崩溃恢复机制
mindmap
id12[I/O安全与可靠性]
id12-1[I/O安全机制]
id12-2[设备访问控制]
id12-3[I/O权限管理]
id12-4[DMA攻击防护]
id12-5[安全I/O协议]
id12-6[可信计算基础]
id12-7[错误检测与恢复]
id12-8[校验和技术]
id12-9[循环冗余校验]
id12-10[错误纠正码]
id12-11[自动重传机制]
id12-12[故障转移技术]
id12-13[数据完整性]
id12-14[原子写操作]
id12-15[事务性I/O]
id12-16[日志结构I/O]
id12-17[数据一致性]
id12-18[崩溃恢复机制]