簡要介紹
通常CPU的速度要比I/O設備的速度快得多得多，所以可以設定緩衝區，對於從CPU來的數據，先放在緩衝區中，然後設備可以慢慢地從緩衝區中讀出數據。常見的緩衝技術有：單緩衝，雙緩衝，循環緩衝，緩衝池。其中，廣泛流行使用公用緩衝池。
引入
在作業系統中，引入緩衝的主要原因，可歸結為以下幾點：
1.改善CPU與I/O設備間速度不匹配的矛盾
例如一個程式，它時而進行長時間的計算而沒有輸出，時而又陣發性把輸出送到印表機。由於印表機的速度跟不上CPU，而使得CPU長時間的等待。如果設定了緩衝區，程式輸出的數據先送到緩衝區暫存，然後由印表機慢慢地輸出。這時，CPU不必等待，可以繼續執行程式。實現了CPU與I/O設備之間的並行工作。事實上，凡在數據的到達速率與其離去速率不同的地方，都可設定緩衝，以緩和它們之間速度不匹配的矛盾。眾所周知，通常的程式都是時而計算，時而輸出的。
2. 可以減少對 CPU的中斷頻率，放寬對中斷回響時間的限制
如果I/O操作每傳送一個位元組就要產生一次中斷，那么設定了n個位元組的緩衝區後，則可以等到緩衝區滿才產生中斷，這樣中斷次數就減少到1/n，而且中斷回響的時間也可以相應的放寬。
3. 提高 CPU和 I/O設備之間的並行性
緩衝的引入可顯著提高 CPU和設備的並行操作程度，提高系統的吞吐量和設備的利用率。
根據I/O控制方式，緩衝的實現方法有兩種:
一種是採用專用硬體緩衝器一種是在記憶體劃出一個具有n個單元的專用緩衝區，以便存放輸入/輸出的數據。記憶體緩衝區又稱軟體緩衝。
種類
根據系統設定的緩衝器的個數，可把緩衝技術分為：
單緩衝：在設備和處理機之間設定一個緩衝器。設備相處理機交換數據時，先把被交換數據寫入緩衝器，然後，需要數據的設備或處理機從緩衝器取定數據。由於緩衝器屬於臨界資源，即不允許多個進程同時對一個緩衝器操作，因此，儘管單緩衝能匹配設備相處理機的處理速度，但是，設備和設備之間不能通過單緩衝達到並行操作。
緩衝技術雙緩衝：解決兩台外設、列印帆和終端之間的並行操作問題的辦法是設定雙緩衝。有了兩個緩衝器之後，CPU可把輸出到印表機的數據放入其中一個緩衝器(區)、讓印表機慢慢列印；然後，它又可以從另一個為終端設定的緩衝器(區)中讀取所需要的輸入數據。
緩衝技術多緩衝：是把多個緩衝區連線起來組成兩部分，一部分專門用於輸入，另一部分專門用於輸出的緩衝結構。
多緩衝緩衝池 ：把多個緩衝區連線起來統一管理，既可用於輸入又可用於輸出的緩衝結構。
緩衝池的管理
結構
緩衝池由多個緩衝區組成。
而一個緩衝區由兩部分組成：一部分是用來標識該緩衝器和用於管理的緩衝首部，另一部分是用於存放數據的緩衝體。這兩部分有一一對應的映射關係。對緩衝池的管理是通過對每一個緩衝器的緩衝首部進行操作實現的。
緩衝首部包括設備號、設備上的數據塊號（塊設備時）、互斥標識位以及緩衝佇列連線指針和緩衝器號等。
緩衝首部系統把各緩衝區按其使用狀況連成三種佇列：
(1) 空白緩衝佇列em，其隊首指針為F(em)，隊尾指針為L(em)；
(2) 裝滿輸入數據的輸入緩衝佇列in，其隊首指針為F(in)，隊尾指針為L(in)；
(3) 裝滿輸出數據的輸出緩衝佇列out，其隊首指針為F(out)，隊尾指針為L(out)。
緩衝區佇列另外，在緩衝池中還具有四種工作緩衝區：
(1) 用於收容輸入數據的工作緩衝區（hin）；
(2) 用於提取輸入數據的工作緩衝區（sin）；
(3) 用於收容輸出數據的工作緩衝區（hout）；
(4) 用於提取輸出數據的工作緩衝區（sout）。 可見，緩衝區工作在收容輸入、提取輸入、收容輸出和提取輸出四種工作方式如下：
緩衝區四種工作方式管理
對緩衝池的管理由如下幾個操作組成：
(1)從三種緩衝區佇列中按一定的選取規則取出一個緩衝區的過程take_buf(type);
(2)把緩衝區按一定的選取規則插入相應的緩衝區佇列的過程add_buf(type,number)；
(3)供進程申請緩衝區用的過程get_buf(type，number);
(4)供進程將緩衝區放入相應緩衝區佇列的過程put_buf(type，work_buf)。
其中，參數type表示緩衝佇列類型，number為緩衝區號，而work_buf則表示工作緩衝區類型。
工作過程
使用這幾個操作，緩衝池的工作過程可描述如下：
首先，輸入進程調用get_uf(em,number)過程從空白緩衝區佇列中取出一個緩衝號為number的空白緩衝區，將其作為收容輸入緩衝區hin，當hin中裝滿了由輸入設備輸入的數據之後，系統調用過程put_buf(in,hin)將該緩衝區插入輸入緩衝區佇列in中。
另外，當進程需要輸出數據數據時，輸出進程經過緩衝管理程式調用過程get_buf(em,number)從空白緩衝區佇列中取出一個空白緩衝區number作為收容輸出緩衝區hout，待hout中裝滿輸出數據之後，系統再調用過程Put_buf(out,hout)將該緩衝區插入輸出緩衝區佇列out.
對緩衝區的輸入數據和輸出數據的提取也是由過程get_buf和put_buf實現的。get_buf(out，number)從輸出緩衝佇列中取出裝滿輸出數據的緩衝區number，將其作為sout。當sout中數據輸出完畢時，系統調用過程put_buf(em,sout)將該緩衝區插入空白緩衝佇列。而get_buf(in，number)則從輸入緩衝佇列中取出一個裝滿輸入數據的緩衝區number作為輸入緩衝區sin，當CPU從中提取完所需數據之後，系統調用過程put_buf(em，sin)將該緩衝區釋放和插入空白緩衝佇列em中。
