用户进程缓冲区和内核缓冲区
缓冲区的目的，是为了减少频繁的系统IO调用。大家都知道，系统调用需要保存之前的进程数据和状态等信息，而结束调用之后回来还需要恢复之前的信息，为了减少这种损耗时间、也损耗性能的系统调用，于是出现了缓冲区。
有了缓冲区，操作系统使用read函数把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区，write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区中。等待缓冲区达到一定数量的时候，再进行IO的调用，提升性能。至于什么时候读取和存储则由内核来决定，用户程序不需要关心。
在linux系统中，系统内核也有个缓冲区叫做内核缓冲区。每个进程有自己独立的缓冲区，叫做进程缓冲区。
因此，用户程序的IO读写程序，大多数情况下，并没有进行实际的IO操作，而是在读写自己的进程缓冲区。
1. 用户进程和系统进程
用户进程：运行在操作系统上的进程，都运行在用户空间
系统空间：操作系统运行的空间
这是一个计算机系统运行时的简化模型，我们把所有运行在操作系统上的进程成为用户进程，它们都运行在用户空间（可以看到用户空间有很多进程）。把操作系统运行的空间成为系统空间。
2. 内核态和用户态（kernel mode和user mode）
（1）内核态可以访问系统资源，比如：
ps：上面所说的这些系统资源，在用户进程中是无法被直接访问的，只能通过操作系统来访问，所以也把操作系统提供的这些功能成为:“系统调用”。
比如下图，展示一个用户通过shell控制计算机所经过的数据流向：文件读写和终端控制，都是通过内核进行的。
提供这些限制的基础就是cpu提供的内核态和用户态。比如intel x86 CPU有四种不同的执行级别0-3，linux只使用了其中的0级和3级分别来表示内核态和用户态。
在用户态，不仅仅是系统资源了，就是别的进程的内存对于你来说，都是“透明的”（并不是没办法访问，否则游戏作弊器怎么实现？）
一、用户进程缓冲区
前面提到，用户进程通过系统调用访问系统资源的时候，需要切换到内核态，而这对应一些特殊的堆栈和内存环境，必须在系统调用前建立好。而在系统调用结束后，cpu会从核心模式切回到用户模式，而堆栈又必须恢复成用户进程的上下文。而这种切换就会有大量的耗时。
你看一些程序在读取文件时，会先申请一块内存数组，称为buffer，然后每次调用read，读取设定字节长度的数据，写入buffer。（用较小的次数填满buffer）。之后的程序都是从buffer中获取数据，当buffer使用完后，在进行下一次调用，填充buffer。
所以说：用户缓冲区的目的是为了减少系统调用次数，从而降低操作系统在用户态与核心态切换所耗费的时间。
二、内核缓冲区
除了在进程中设计缓冲区，内核也有自己的缓冲区。
当一个用户进程要从磁盘读取数据时，内核一般不直接读磁盘，而是将内核缓冲区中的数据复制到进程缓冲区中。
但若是内核缓冲区中没有数据，内核会把对数据块的请求，加入到请求队列，然后把进程挂起，为其它进程提供服务。
等到数据已经读取到内核缓冲区时，把内核缓冲区中的数据读取到用户进程中，才会通知进程，当然不同的io模型，在调度和使用内核缓冲区的方式上有所不同，下一小结介绍。
你可以认为，read是把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区。write是把进程缓冲区复制到内核缓冲区。
当然，write并不一定导致内核的写动作，比如os可能会把内核缓冲区的数据积累到一定量后，再一次写入。这也就是为什么断电有时会导致数据丢失。
所以说内核缓冲区，是为了在OS级别，提高磁盘IO效率，优化磁盘写操作。
缓冲区和缓存
还有一部分人把缓冲区和缓存混淆，后来我明白这也是因为翻译导致的把两种东西进行混淆。缓冲区的英文是buffer，而缓存的应为是cache。
CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，因为cpu的计算速度要比内存的读写速度快很多，而把这些可能会被重复访问到的数据存储于cpu缓存中，就会提高读取速度。可以说缓存是cpu和内存之间的临时存储器。
也就是说，buffer是因为减少调用次数，集中调用，提高系统性能。而cache是将读取过的数据保存起来，重新读取时若命中（找到需要的数据）就不要去读硬盘了，若没有命中就读硬盘。