本文整合自三篇参考资料，具体引用见文末。
iovec结构体
struct iovec定义了一个向量元素。通常，这个结构用作一个多元素的数组。对于每一个传输的元素，指针成员iov_base指向一个缓冲区，这个缓冲区是存放的是readv所接收的数据或是writev将要发送的数据。成员iov_len在各种情况下分别确定了接收的最大长度以及实际写入的长度。且iovec结构是用于scatter/gather IO的。readv和writev函数用于在一次函数调用中读、写多个非连续缓冲区。有时也将这两个函数称为散布读（scatter read）和聚集写（gather write）。 iovec结构体的定义如下：
代码语言：javascript复制struct iovec {
/* Starting address (内存起始地址）*/
void *iov_base;
/* Number of bytes to transfer（这块内存长度） */
size_t iov_len;
};linux中使用这样的结构体变量作为参数的函数很多，常见的有：
代码语言：javascript复制 #include <sys/uio.h>
ssize_t readv(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt);
ssize_t writev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt);
ssize_t preadv(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, off_t offset);
ssize_t pwritev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt,off_t offset);
ssize_t preadv2(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, off_t offset, int flags);
ssize_t pwritev2(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, off_t offset, int flags);简介readv()和writev()
readv和writev作为read与write函数的衍生函数，在一个原子操作中读取或是写入多个缓冲区。readv和writev函数中的各参数的含义如下： 函数原型：
123 | ssize_t readv(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt);ssize_t writev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt); |
|---|
这两个函数需要三个参数：
- 要在其上进行读或是写的文件描述符fd
- 读或写所用的I/O向量(vector)
- 要使用的向量元素个数(count)
这些函数的返回值是readv所读取的字节数或是writev所写入的字节数。如果有错误发生，就会返回-1，而errno存有错误代码。注意，也其他I/O函数类似，可以返回错误码EINTR来表明他被一个信号所中断。
举个例子，对于readv()，假如传入3个缓冲区每个缓冲区大小为16,当前文件偏移量为20，那么内核会把当前文件的偏移量[20,36)存入iovec[0]，[36,52)存入iovec[1]，[52,68)存入iovec[2].
对于写入操作同理。
readv()系列详解
read和pread是最基础的对文件读取的系统调用。read会从描述符为fd的文件中读取count个字节存入buf中，而pread则是从描述符为fd的文件中，从offset位置开始，读取count个字节存入buf中。如果读取成功，这两个系统调用都将返回读取的字节数。因此，这两个系统调用主要的区别就在于读取的位置，其它功能均类似。
有几点需要注意：
首先，是从哪开始读。pread64没有问题，就是从offset的位置开始读。而对于read，如果它读取的描述符对应的文件支持seek，那么它是从文件描述符中存储的文件偏移（file offset）处继续读。
对于支持seek的文件来说，read是从文件偏移的位置继续读，pread是从offset的位置开始读。
我们知道，更改文件偏移有单独的系统调用lseek，因此，如果我们要从某个特定的位置读取数据，可以lseek read，也可以pread。但是，系统调用实际上是一个复杂的耗时操作，所以pread就用一次系统调用解决了两个系统调用的问题。
第二，是读多少的问题。read和pread读取的字节数一定不大于count，但有可能小于count。假设说我们的二进制文件只有上述6个字节。那么，如果我们read了8个字节，后2个字节自然是无法被读取的。因此，只能读取到6个字节，read也将返回6。除此之外，还有很多可能会让read和pread读取的字节小于count。比如说，从一个终端读取（输入的字节小于其需求的字节），或者在读取时被某些信号中断。
此外，除了读的字节小于count之外，read和pread还有可能读取失败。此时的返回值将是-1。我们可以用errno查看其错误。文件描述符不可读或无效（EBADF），buf不可使用（EFAULT），文件描述符是目录而非文件（EISDIR）等等，这些都有可能直接造成读取的错误。对于以非阻塞形式打开的文件，还可能返回EAGAIN或EWOULDBLOCK，详情请见open。
第三，是读完当read或pread读取结束后的工作。read会更新文件描述符中的文件偏移，它们读了多少字节，就向后移动多少字节。但是，值得注意的是，pread并不会更新文件偏移。pread不更新文件偏移这一点对于多线程的程序来说极其有用。我们知道，多条线程有可能共用同一个文件描述符，但文件偏移是存储在文件描述符中。如果我们在多线程中使用read，会导致文件偏移混乱；但是，如果我们使用pread，则会完满避免这个问题。
第四，是如何读。在Linux的哲学中，如何读并不是read和pread能决定的，而是由文件描述符本身决定的。文件描述符在创建的时候，就决定了它将被如何读取，比如说是否阻塞等等。
我们在上面提到，pread除了在多线程中发挥大作用之外，也可以将两次系统调用lseek read化为一次系统调用。而这一节所讲的系统调用，则是更进一步。read和pread是将文件读取到一块连续内存中，那如果我们想要将文件读取到多块连续内存中（也就是说，有多块内存，内存内部连续，但内存之间不连续），就得多次使用这些系统调用，造成很大的开销。而readv, preadv, preadv2则是为了解决这样的问题。
readv, preadv, preadv2的第二个参数iov是一个iovec结构体组成的数组，其元素个数由第三个参数iovcnt给出。这三个系统调用的作用就是“分散读”（scatter input），将一块连续的文件内容，按顺序读入多块连续区域中。
在preadv和preadv2中，我们可以看到，其系统调用接口含有两个参数pos_l与pos_h，但glibc封装后只有一个参数offset。这是因为，考虑到64位地址的问题，pos_l和pos_h分别包含了offset的低32位和高32位。
此外，还需要注意，这里的读取虽然说是“向量化”，但实际上，缓冲区是按数组顺序处理的，也就是说，只有在iov[0]被填满之后，才会去填充iov[1]。
同样类似read与pread，这三个系统调用也是返回读取的字节数，同样可能会小于iov->iov_len之和。
与read和pread不同的是，这三个系统调用是原子性的，它们读取的文件内容永远是连续的，也就是说不会因为文件偏移被别的线程改变而混乱。比如说，我们想将文件中的内容读入三块缓冲区中。如果我们是使用三次read，但是在第一次read结束之后，第二次read开始之前，另外一个线程对这个文件描述符的文件偏移进行了改变，那么接下来的两次read读出的数据与第一次read读出的数据是不连续的。但是，如果我们用readv，读出的数据一定是连续的。
而preadv与preadv2的区别，主要在于最后一个参数。它通过一些标志位来改变读取的行为。具体可以看其手册preadv2。
关于文件偏移的更新，readv和read一样，在结束之后会更新文件偏移；preadv和pread一样，在结束之后不会更新文件偏移；对于preadv2来说，如果offset为-1，其会使用当前的文件偏移而不是前往指定的文件偏移，并且在结束后会更新文件偏移，但是如果其不为-1，则不会更新文件偏移。
writev()系列详解
write和pwrite是最基础的对文件写入的系统调用。write会将buf中count个字节写入描述符为fd的文件中，而pread则会将buf中count个字节写入描述符为fd的文件从offset开始的位置中。如果写入成功，这两个系统调用都将返回写入的字节数。因此，这两个系统调用主要的区别就在于写入的位置，其它功能均类似。
注意点：
首先，是文件偏移的问题：
·写入前位置
显然，pwrite是从文件偏移为offset的位置开始写入，但是write的问题则比较特殊。一般来说，write开始写入时的文件偏移就是当前的文件偏移，但是，当文件描述符是通过open系统调用创建，且创建时使用了O_APPEND标志位的话，每次write开始写入前，都会默认将文件偏移移到文件末尾。
·写入后位置
同read和pread类似，write在成功写入n个字节后，会将文件偏移更新n个字节；但pwrite则不会更新文件偏移，因此和pread一起常用于多线程的代码中。
和readv, preadv, preadv2类似，writev(), pwritev(), pwritev2()是为了解决一次性从多个连续内存向一个文件描述符写入的问题，这三个系统调用被称为“聚合写”（gather output）。
这三个函数的特性与readv, preadv, preadv2十分类似，这里不再赘述。
参考资料
- https://blog.csdn.net/baidu_15952103/article/details/109888362
- https://tangyilong.com/2019/02/20/struct-iovec/
- https://evian-zhang.github.io/introduction-to-linux-x86_64-syscall/src/filesystem/write-pwrite64-writev-pwritev-pwritev2.html
- https://evian-zhang.github.io/introduction-to-linux-x86_64-syscall/src/filesystem/read-pread64-readv-preadv-preadv2.html
