操作系统面试题, IO到底是什么?

Q:: 什么是I/O操作？为什么它在操作系统中如此重要？

A:: I/O（输入/输出）操作指的是计算机系统中用于与外部设备（如硬盘、显示器、网络设备等）进行数据交换的操作。I/O操作的重要性在于它是计算机系统与外部世界交互的主要方式。操作系统需要高效管理I/O操作，以确保系统的稳定性和性能。

Q:: 同步I/O与异步I/O有什么区别？

A:: 同步I/O指的是I/O操作在被发起后，直到操作完成之前，进程会被阻塞，等待操作结束后再继续执行。异步I/O则是进程在发起I/O操作后立即继续执行，不等待I/O操作完成，操作系统会在操作完成后通知进程。异步I/O可以提高系统的并发性和资源利用率。

Q:: 什么是I/O多路复用？如何实现？

A:: I/O多路复用是一种通过单个进程同时监控多个I/O操作的方法，可以在一个线程中处理多个连接。常见的I/O多路复用实现方式有select、poll和epoll。它们的主要区别在于底层实现机制和性能表现，其中epoll在高并发场景下效率更高。

Q:: DMA（直接内存访问）在I/O操作中扮演什么角色？

A:: DMA是一种允许外设直接访问系统内存而无需经过CPU的技术。它可以大大提高I/O操作的效率，因为它减少了CPU的参与，使得CPU可以执行其他任务。DMA在高性能计算和实时系统中尤为重要。

Q:: 什么是块设备和字符设备？它们在I/O系统中的作用是什么？

A:: 块设备是指可以按块（一般为512字节或4KB）访问的存储设备，如硬盘、光盘等。字符设备是以字符为单位进行数据传输的设备，如键盘、鼠标等。块设备通常用于存储和读取大量数据，而字符设备则多用于实时交互。