1. 概念理解
在进行网络编程时，我们常常见到同步(Sync)/异步(Async)，阻塞(Block)/非阻塞(Unblock)四种调用方式：
同步：
所谓同步，就是在发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。也就是必须一件一件事做,等前一件做完了才能做下一件事。
例如普通B/S模式（同步）：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事
异步：
异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。
例如 ajax请求（异步）: 请求通过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然可以作其他事情）->处理完毕
阻塞
阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起（线程进入非可执行状态，在这个状态下，cpu不会给线程分配时间片，即线程暂停运行）。函数只有在得到结果之后才会返回。
有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来，实际上他是不同的。对于同步调用来说，很多时候当前线程还是**的，只是从逻辑上当前函数没有返回而已。 例如，我们在socket中调用recv函数，如果缓冲区中没有数据，这个函数就会一直等待，直到有数据才返回。而此时，当前线程还会继续处理各种各样的消息。
非阻塞
非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能立刻得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立刻返回。
对象的阻塞模式和阻塞函数调用
对象是否处于阻塞模式和函数是不是阻塞调用有很强的相关性，但是并不是一一对应的。阻塞对象上可以有非阻塞的调用方式，我们可以通过一定的API去轮询状 态，在适当的时候调用阻塞函数，就可以避免阻塞。而对于非阻塞对象，调用特殊的函数也可以进入阻塞调用。
函数select就是这样的一个例子。
1. 同步，就是我调用一个功能，该功能没有结束前，我死等结果。
2. 异步，就是我调用一个功能，不需要知道该功能结果，该功能有结果后通知我（回调通知）
3. 阻塞，就是调用我（函数），我（函数）没有接收完数据或者没有得到结果之前，我不会返回。
4. 非阻塞，就是调用我（函数），我（函数）立即返回，通过select通知调用者
其中的区别如下：
同步IO和异步IO的区别就在于：数据拷贝的时候进程是否阻塞！
阻塞IO和非阻塞IO的区别就在于：应用程序的调用是否立即返回！
2、五种I/O模型
IO的本质是socket的读取，数据先拷贝到内核的缓冲区中，然后拷贝到应用程序的地址空间（进程）
2.1 同步阻塞 I/O
（1）过程
分析：从上图可以看到在整个过程中，当用户进程进行系统调用时，内核就开始了I/O的第一个阶段，准备数据到缓冲区中，当数据都准备完成后，则将数据从内核缓冲区中拷贝到用户进程的内存中，这时用户进程才解除block的状态重新运行。
（2）实例
-
Blocking I/O是在I/O执行的两个阶段都被block了。
-
例如：我要去饭堂吃饭，这时饭堂的人很多，我就得排队买饭，排队的时间被浪费了，
（3）特点
- 能够及时返回数据，无延迟
- 性能下降
2.2 同步非阻塞 I/O
（1）过程
分析：从上图可以看到在I/O执行的两个阶段中，用户进程只有在第二个阶段被阻塞了，而第一个阶段没有阻塞，但是在第一个阶段中，用户进程需要盲等，不停的去轮询内核，看数据是否准备好了。
（2）实例
- nonblocking I/O是在I/O执行的第二个阶段（数据复制）被block了，而第一个阶段并未阻塞（数据准备）。
- 例如：我要去饭堂吃饭，这时饭堂的人很多，一般来说我需要排队买饭，但我们饭堂的管理最近变的比较人性化，你点完饭后，会给你一个号码，但饭堂噪声很大，我不得不频繁的询问我的饭是否做好了，但是我可以利用之前排队的时间去买瓶饮料喝！
（3）特点
- 拷贝数据的整个过程，进程仍然是阻塞的
- 需要不断询问数据是否准备好了
- 能够在等待任务完成的过程中处理其他事件
- 由于需要轮询，所以延迟会增加
2.3 IO多路复用
（1）过程
分析：从上图可以看到在I/O复用模型中，由于同步非阻塞方式需要不断主动轮询，轮询占据了很大一部分过程，轮询会消耗大量的CPU时间，而 “后台” 可能有多个任务在同时进行，
如果循环查询多个任务的完成状态，只要有任何一个任务完成，就去处理它。轮询不是进程的用户态。这时 “IO 多路复用”就出现了。即UNIX/Linux 的 select、poll、epoll，
IO多路复用是阻塞在select，epoll这样的系统调用之上，而没有阻塞在真正的I/O系统调用如recvfrom之上。
从整个IO过程来看，他们都是顺序执行的，因此可以归为同步模型(synchronous)。都是进程主动等待且向内核检查状态
（2）实例
- 多路复用I/O执行的两个阶段用户进程都是阻塞的，但是两个阶段是独立的。
- 例如：我要去饭堂吃饭，这时饭堂的人很多，点完饭后，我会拿到一个号码，以前我不得不频繁的询问我的饭做好了没，但是最近饭堂安装了一块电子显示屏，你的饭好了就会在屏上显示出来，这时候我就不用频繁的去问了，直接看电子显示屏就醒了，然后我就可以利用这个时间去超市买个牙膏了。
（3）特点
- select/poll调用后会阻塞进程，但可以同时阻塞多个IO事件操作（文件描述符），有数据可读或可写（就绪事件），就通知用户进程。
- select 需要每次注册事件（轮询），而epoll不需要每次注册事件（没有轮询，回调函数）
- IO多路复用阻塞在select/epoll的系统调用之上的，而真正的IO系统调用如recvfrom是非阻塞的。
（4）适用场景
- 服务器需要同时处理多个处于监听状态或连接状态的套接字
- 服务器需要处理多种网络协议的套接字
2.4 信号驱动I/O
（1）过程
分析：从上图可以看出，只有在I/O执行的第二阶段阻塞了用户进程，而在第一阶段是没有阻塞的。该模型在I/O执行的第一阶段，当数据准备完成之后，会主动的通知用户进程数据已经准备完成，即对用户进程做一个回调。该通知分为两种，一为水平触发，即如果用户进程不响应则会一直发送通知，二为边缘触发，即只通知一次。
（2）实例
- 信号驱动I/O执行的第一阶段不阻塞，而第二阶段是阻塞的。
- 例如：我要去饭堂吃饭，这时饭堂的人很多，点完饭后，我会拿到一个号码，虽然说饭堂安装了一块电子显示屏，但我在玩手机时还不得不抬头看一下显示屏上有我的号码没，最近饭堂买了一个大喇叭，哪个号码好了，卖饭的阿姨就会用喊，虽说饭堂有点吵，但这个声音还是可以听到的，这样我就可以专心的低头玩手机了。
2.5 异步 I/O
（1）过程
分析：从上图可以看出，在该模型中，当用户进程发起系统调用后，立刻就可以开始去做其它的事情，然后直到I/O执行的两个阶段都完成之后，内核会给用户进程发送通知，告诉用户进程操作已经完成了。
（2）实例
- 异步 I/O执行的两个阶段都不会阻塞。
- 例如：我要去饭堂吃饭，估计这会饭堂的人很多，但最近我们饭堂可以叫外卖了，这样就省事多了，我直接打个电话，订份饭送到我们宿舍，而我现在就可以利用原来去饭堂路上和等饭的时间写博客了。
（3）特点
- 读写操作由内核完成，完成后内核将数据放到指定的缓冲区，通知应用程序来取。
3、I/O模型总结