初识五种IO模型
以下内容均为本人学习笔记，若有不当，感谢指出
我们将IO分为两步，第一步为等待，第二步为数据搬迁
- 而往往是等待的过程限制了IO的执行效率，针对这个性能瓶颈，只要我们能降低IO中等待的比重，就能提高IO效率
- 下面讨论将针对如何降低IO中等待的比重来提高效率
下面是人们为解决行IO效率提出的五种IO模型
五种IO模型
1.阻塞IO
在内核将数据准备好之前，系统调用会一直等待，所有的套接字都是阻塞式的
阻塞IO是最常见的IO模型
阻塞式IO在系统调用未返回时，进程会一直阻塞，在这期间什么事也做不了，时间资源浪费，效率太低。
2.非阻塞式IO
如果内核还未将数据准备好，调用仍旧会直接返回，并返回EWOULDBLOCK错误码
当然调用可以返回是基于非阻塞文件描述符
非阻塞式IO数据还没有准备好时，并不会挂起，会执行其他任务，期间需要反复尝试读取文件描述符状态，这个过程一般需要程序员自己实现循环尝试读取文件描述符，也这种过程称为轮询
但是这种做法也有它的缺陷
- 轮询时间不好控制
- 代码编写较复杂
- 轮询过程对CPU资源浪费较大
3.信号驱动IO
内核将数据准备好之后，发送SIGIO信号通知应用进程进行IO操作
信号驱动IO模型，注册信号捕捉SIGIO信号，信号到来才调用recvfrom。这里的recvfrom只进行数据准备。避免了上面阻塞IO轮询式对CPU资源的浪费，而是采用信号通知的方法得知文件描述符状态。但是也存在自己的问题：
- 在多线程程序中，同组线程之间共享信号集，若收到一个信号，所有信号都将挂起等待，只有到信号处理完成后，才可能正常执行
4.IO多路转接
类似于阻塞式IO，核心在于一个线程同时等待多个描述符状态
调用select等待多个文件描述符，recvfrom只是select返回后进行数据拷贝。
多路转接IO模型，因为可以批量等待，在等待文件描述符就绪的概率明显提高，多路转接IO模型也是效率最高效的，这种IO模型也是重点讨论的
上面4中IO模型都是调用者自己等待结果状态，我们称为同步IO
5.异步IO
由内核在数据拷贝完成时通知应用程序（而信号驱动是以信号机制告知程序何使可以开始拷贝数据）
概念补充：
（1) 阻塞IO和非阻塞IO
这里的阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果时的状态
- 阻塞调用：调用结果返回之前，进程一直被挂起，只有得到调用结果才会返回
- 非阻塞调用：没有得到调用结果之前，该调用不会阻塞进程
（2）同步通信和异步通信
这里的同步和异步关注的是消息通知机制，应该与同步互斥中的同步区分开
- 同步 ： 没有得到调用结果之前，该调用就不返回，一旦调用返回，就得到返回值，调用者主动等待调用状态。
- 异步 ： 调用发出之后，这个调用就返回了，没有返回结果；调用者不会立刻得到结果，由被调用者通过状态、通知来通知调用者，或者通过回调函数处理这个调用。
实际应用中同步异步的应用
同步的思想是：
服务器将所有的操作都完成了，才将结果返回给客户。
例如说，处理用户注册账号的请求，服务器开始处理用户提交的数据，将用户的信息插入数据库，这些操作都执行完成后，才给用户返回一个注册成功的提示，那在服务器处理业务的这段时间内，客户端界面就不动了。处于一种类似于卡死的状态，只是因为请求正在处理，暂时没有响应而已。
此时用户端不能关闭界面，如果关闭了，迁移程序就终止， 那么执行就中断了。
这样的话不仅服务器压力大，用户体验还不好。
异步的思想是：
服务器尽快将结果返回给用户，再进行处理用户的数据
还是注册的例子，服务器将用户的请求放在消息队列中，然后向用户反馈已经成功了消息，系统迁移程序已经启动了，你可以进行别的操作，也可以关闭浏览器了。
然后服务器端再将用户的数据写入数据库，这就是异步的思想。
用户能在很快的时间内收到响应，对用户来体验是很重要的。
同步异步操作的场景：
异步我们通常是采用一种缓存机制，一般使用消息队列来完成，先将数据放入消息队列中，然后再执行写入数据库的操作
因为异步操作效率比较高，所以项目中一般都会采用异步机制
但是在一些多线程读写共享资源时就应该采用同步机制了，银行转账系统、购票系统、数据库的写操作（事务）等
我能回想起的同步和异步的应用
自己项目中数据库的操作现在暂时还是同步的处理，待完善
之前写的爬虫项目也遇到中ajax异步加载页面，需要再次找到异步加载的资源再进行爬取分析
那记得模电数电中了的同步电路和异步电路的概念，触发器呀和锁存器呀什么的（回忆不起来了）。
完。