块设备是与字符设备并列的概念，这两类设备（一共三类，还有一类是网络设备）在 Linux 中的驱动结构有较大差异。总体而言，块设备驱动比字符设备驱动复杂得多，在 I/O 操作上也有极大的不同。缓冲、I/O 调度、请求队列等都是与块设备驱动相关的概念。

块设备的 I/O 操作特点

块设备 I/O 操作与字符设备的不同之处如下：

1. 块设备只能以块为单位接收输入和返回输出，而字符设备则以字节为单位。大多数设备是字符设备，因为它们不需要缓冲而且不以固定块大小进行操作。
2. 块设备对于 I/O 请求有对应的缓冲区，故它们可以选择以什么顺序进行响应，而字符设备无须缓冲且被直接读写。对存储设备而言，调整读写的顺序作用巨大，因为在读写连续的扇区的存储速度比分离的扇区更快。
3. 字符设备只能顺序读写，而块设备能随机访问。

笔记摘抄自 Linux 内核教学 — Linux 系统内核文档 的 VFS 部分，并总结记录。

虚拟文件系统（VFS）

虚拟文件系统（VFS）是内核的组件，处理所有与文件和文件系统相关的系统调用。VFS 是用户与特定文件系统之间的通用接口。这种抽象简化了文件系统的实现，使得各种文件系统更容易集成。各种文件系统通过使用 VFS 提供的 API 来实现文件系统，通用硬件以及 I/O 子系统的通信部分由 VFS 处理。

文件系统按照功能可分为：

1. 磁盘文件系统（ext3、ext4、xfs、fat 以及 ntfs 等）。
2. 网络文件系统（nfs、smbfs/cifs、ncp 等）。
3. 虚拟文件系统（procfs、sysfs、sockfs、pipefs 等）。

本书基于 Linux 4.0 内核编写，个人学习测试的内核版本是 5.15.167。

内核及内核编程

Linux 2.6 后的内核特点

Linux 2.6 相对于 Linux 2.4 有着相当大的改进，主要表现为以下几个方面。

新的调度器

Linux 2.6 以后版本的 Linux 内核使用了新的进程调度算法，它在高负载的情况下有极其出色的性能，并且当有很多处理器时也可以很好地扩展。在 Linux 内核 2.6 的早期采用了 O（1）算法，之后转移到 CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度）算法。在 Linux 3.14 中，也增加了一个新的调度类：SCHED_DEADLINE，它实现了 EDF（Earliest Deadline First，最早截止期限优先）调度算法。

原文地址：https://www.usenix.org/conference/fast24/presentation/yang-zhe

这篇论文提出了一种名为 TeRM 的系统，旨在通过 SSD 扩展 RDMA（远程直接内存访问）附加内存，以应对数据中心内存资源有限的问题。TeRM 通过软件化处理页面错误、分层 I/O 和动态热点提升等技术，减少了 CPU 和网络开销，提升了内存扩展的效率。

第一章 UNIX基础知识

UNIX体系结构

操作系统是计算机裸机上的第一个软件，他控制计算机硬件资源，提供程序运行环境，通常我们称之为内核

以下是UNIX系统的体系结构图：