阻塞IO、非阻塞IO、同步IO，异步IO

  再说一下IO发生时涉及的对象和步骤。对于一个network IO (这里我们以read举例)，它会涉及到两个系统对象，一个是调用这个IO的process (or thread)，另一个就是系统内核(kernel)。当一个read操作发生时，该操作会经历两个阶段：

#1）等待数据准备 (Waiting for the data to be ready)
#2）将数据从内核拷贝到进程中(Copying the data from the kernel to the process)

    记住这两点很重要，因为这些IO模型的区别就是在两个阶段上各有不同的情况。

    补充：

#1、输入操作：read、readv、recv、recvfrom、recvmsg共5个函数，如果会阻塞状态，则会经理wait data和copy data两个阶段，如果设置为非阻塞则在wait 不到data时抛出异常

#2、输出操作：write、writev、send、sendto、sendmsg共5个函数，在发送缓冲区满了会阻塞在原地，如果设置为非阻塞，则会抛出异常

#3、接收外来链接：accept，与输入操作类似

#4、发起外出链接：connect，与输出操作类似

二 阻塞IO(blocking IO)

过程：

当用户调用了recvfrom这个系统调用时，kernal开始第一个阶段，准备数据，在数据还未准备好时不会反悔任何东西，用户会被阻塞在recvfrom，直到数据准备完毕并且从kernal中把数据拷贝到用户内存后才不阻塞，在此之前用户只能一直等待。

  几乎所有的程序员第一次接触到的网络编程都是从listen()、send()、recv() 等接口开始的，使用这些接口可以很方便的构建服务器/客户机的模型。然而大部分的socket接口都是阻塞型的。

    ps：所谓阻塞型接口是指系统调用（一般是IO接口）不返回调用结果并让当前线程一直阻塞，只有当该系统调用获得结果或者超时出错时才返回。

三 非阻塞IO(non-blocking IO)

过程：

当用户调用了recvfrom这个系统调用时，kernal开始第一个阶段，准备数据，在数据还未准备好时，会返回一个error，不会阻塞用户进程，此时用户可以做其他事，每隔一段时间询问数据是否准备好，当收到数据准备好后，则进入copydata阶段，既把数据从kernal拷贝到用户内存中，但是这个拷贝的过程用户仍然是被阻塞的，如果遇到数据量大的情况，用户会被长时间阻塞。

所以，在非阻塞式IO中，用户进程其实是需要不断的主动询问kernel数据准备好了没有。

缺点：1、会循环调用recvfrom，大幅增大cpu的占用率

2、任务完成的响应延时增大，任务可能会夹在两个轮询之间，降低数据的吞吐量。

四 多路复用IO(IO multiplexing)

有些地方也称这种IO方式为事件驱动IO(event driven IO)。我们都知道，select/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO。它的基本原理就是select/epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程。它的流程如图：

   当用户进程调用了select，那么整个进程会被block，而同时，kernel会“监视”所有select负责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。这个时候用户进程再调用read操作，将数据从kernel拷贝到用户进程。
    这个图和blocking IO的图其实并没有太大的不同，事实上还更差一些。因为这里需要使用两个系统调用(select和recvfrom)，而blocking IO只调用了一个系统调用(recvfrom)。但是，用select的优势在于它可以同时处理多个connection。

    强调：

    1. 如果处理的连接数不是很高的话，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好，可能延迟还更大。select/epoll的优势并不是对于单个连接能处理得更快，而是在于能处理更多的连接。

    2. 在多路复用模型中，对于每一个socket，一般都设置成为non-blocking，但是，如上图所示，整个用户的process其实是一直被block的。只不过process是被select这个函数block，而不是被socket IO给block。

    结论: select的优势在于可以处理多个连接，不适用于单个连接  

五 异步IO(Asynchronous I/O)

当用户发起recvfrom指令后，直接做其他事，当数据准备好后，会自动把数据从kernal拷贝到用户内存，之后再发一个完成的信号，读取完成。