什么是I/O操作，看一下百度百科的说法：I/O操作是指对设备与cpu连接的接口电路的操作，不是对外围设备直接进行操作。宏观上讲，I/O是信息处理系统（例如计算机）与外部世界（可能是人或其他信息处理系统）之间的通信。输入(Input)是系统接收的信号或数据，输出(Output)是从其发送的信号或数据。另一方面，在某一个信息处理系统内部，各部件或组件之间的通信也时刻离不开着I/O。

那什么是文件I/O操作，其实可以理解为程序与文件之间进行数据交换的过程，包括读取和写入文件来实现数据的输入和输出。文件I/O主要涉及打开文件、读取文件内容、写入文件内容和关闭文件等操作。

什么是文件缓冲

将文件内容写入到硬件设备时，比如磁盘的扇区，则需要进行系统调用，这类I/O操作的耗时很长，为了减少I/O操作的次数，文件通常使用缓冲区（当需要写入的字节数不足一个块时，将数据放入缓冲区，当数据凑够一个块的大小后才进行系统调用）。文件的缓存行为，分为全缓冲、行缓冲、无缓冲。

对于磁盘这类的块设备，读写时不是按单个字节进行的，而是按块，每次读写一个块（一般一个块大小4096个字节）；如果一个块的大小是4096个字节，则写入一个字节和写入4096个字节，都需要进行一次I/O操作，用时则是相同的。

这个块的大小是和磁盘有关的，不同的磁盘是不一样的。

如果python在驱动信息中找不到一个块的大小（一般不会），那会使用下面这个默认值：

import io
print(io.DEFAULT_BUFFER_SIZE)
# 8192

为了大家都能理解这里先做一下信息科普：

• 系统调用：向操作系统申请一个服务，操作系统响应后，帮助调用硬件的驱动程序，这种操作称为I/O操作
• 磁盘扇区：硬盘的内部圆形金属盘片被磁道划分成若干个扇形区域，这就是硬盘扇区。若干个扇区就组成整个盘片，硬盘的读写以扇区为基本单位。

其实文件缓冲和python没有什么必然联系，这里只是结合python对文件缓冲做一下介绍。

1、全缓冲模式（即I/O操作）

文件数据将根据缓冲区的大小进行收集，然后在缓冲区被填满或手动刷新缓冲区时进行写入操作。这是默认的缓冲模式。

file = open("filename.txt", "w") 

2、行缓冲模式（如shell）

在读取或写入文件时，每当遇到换行符时，数据将被刷新到文件中或从缓冲区中读取。可以通过将缓冲区大小设置为1来实现行缓冲模式。

file = open("filename.txt", "w", buffering=1)

3、无缓冲模式（如串口设备）

文件中的数据不会存储在缓冲区中，而是直接通过I/O操作发送或接收。可以通过将缓冲区大小设置为0来实现无缓冲模式。

file = open("filename.txt", "w", buffering=0)

python3打开文件有两种方式，一种是二进制的方式，一种是文本方式。

file1 = open('a.bin', 'wb') #二进制
print(file1) # <_io.BufferedWriter name='a.bin'>
file2 = open('b.txt', 'w') #文本
print(file2) # <_io.TextIOWrapper name='b.txt' mode='w' encoding='cp936'>
print(file2.buffer) # <_io.BufferedWriter name='b.txt'>

我们可以看到，文本模式打开时，里面有一个buffer，这说明文本模式打开时，是基于二进制打开的。下面看一下整体的缓冲模型：

如果TextIO层的缓冲区大小是8192，也就是8192个字节之后，才会输出到Buffer缓冲区里，Buffer中超过4096个字节的时候，才会输出到文件中去。

这里要注意，当你以文本模式打开的时候，输出的是中文，如果utf8编码的话，一个中文是三个字节。

那文件缓冲区的刷新机制是什么：

1. 上面介绍了，缓冲区满了的时候，会自动刷新；
2. 文件关闭或程序结束的时候，或自动刷新；
3. 使用 flush() 手动刷新。