请教下关于 IO 缓冲的一点疑问

最近在看《 unix 系统编程手册》和《 unix 环境高级编程》 看到 IO 缓冲区这块有点疑问，书上好多地方有提到缓冲区，但书上也没细说是内核缓冲区还是用户缓冲区 翻一下网上的帖子，发现也是如此。

我按照个人理解画了下面几幅图，大家帮我看下我理解的对吗？

read 函数：每次调用都执行一次 read 系统调用，没有缓存

fread 函数：

• 当 fopen 打开文件时会先在用户空间为其建立一个缓冲区，用于减少系统调用。
• 第一次 fread 5 个字节时，实际先使用 read 系统调用读取 2k 数据，但只返回给 fread 5 个字节。
• 第二次 fread 5 个字节时，只是从用户缓冲区接着再读 5 个字节返回给 fread ，并未调用 read 系统调用。
• 当用户缓冲区中 2k 数据被消费完，会自动进行预读，从输入缓冲区再 read 2k 数据为下次 fread 做准备

write 函数：每次调用都会执行一次 write 系统调用，没有缓存

fwrite 函数：

• 当 fopen 打开文件时会先在用户空间为其建立一个缓冲区(假设是行缓冲模式)，用于合并系统调用。
• 第一次 fwrite 5 个未含有换行符的字节时，只是先把这个 5 个 bytes 放入用户缓冲区，并未触发 write 系统调用。
• 第二次 fwrite 5 个含有换行符的字节时，也是把这个 5 个 bytes 放入用户缓冲区，但因为含有换行符，触发了 write 系统调用，把用户缓冲区的数据拷贝到输出缓冲区，再交给 DMA 保存到磁盘

我上面描述的对吗？

输入输出缓冲区是位于内核空间吗？

fopen 返回的 FILE 结构体是包含着用户缓冲区是吗？

如果 fopen 以读写方式打开文件，那是不是会在用户空间同时建立两个缓冲区，一个用于读，一个用于写？

fopen 打开文件返回的对象称之为 stream ，stream 是个啥？是不是其特点就是带有缓冲区，可以用于缓冲 IO ，合并系统调用？

如果使用 setvbuf 把 fread 中的用户缓冲区改为行缓冲模式，那第一次 read 时是不是只从输入缓冲区读取一行数据而不是 2k ？

test.txt 内容如下 ab cd FILE *file = fopen("test.txt", "r+"); char buf_cache[512]; setvbuf(file, buf_cache, _IOLBF, 512); char c; sleep(5); fread(&c, 1, 1, file); fread(&c, 1, 1, file); fread(&c, 1, 1, file); fread(&c, 1, 1, file); fread(&c, 1, 1, file); fclose(file); 

那以上代码我用 strace 追踪为啥还是只调用了一次 read 系统调用呢？按理说不应该是因为有两行数据执行两次 read 吗？