Linux五大网络IO模型

对于一个应用程序即一个操作系统进程来说，它既有内核空间(与其他进程共享),也有用户空间(进程私有)，它们都是处于虚拟地址空间中。用户进程是无法访问内核空间的，它只能访问用户空间，通过用户空间去内核空间复制数据，然后进行处理。

1、阻塞io(同步io)：

　　发起请求就一直等待，直到数据返回。好比你去商场试衣间，里面有人，那你就一直在门外等着。(全程阻塞)

　　

2、非阻塞io(同步io)—NIO：

　　不管有没有数据都返回，没有就隔一段时间再来请求，如此循环。好比你要喝水，水还没烧开，你就隔段时间去看一下饮水机，直到水烧开为止。(复制数据时阻塞)

　　

　　当用户进程发出read操作时，如果kernel（内核空间）中的数据还没有准备好，那么它并不会block用户进程，而是立刻返回一个error。从用户进程角度讲 ，它发起一个read操作后，并不需要等待，而是马上就得到了一个结果。用户进程判断结果是一个error时，它就知道数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了，并且又再次收到了用户进程的system call，那么它马上就将数据拷贝到了用户内存（此时占用CPU阻塞），然后返回。

3、多路复用io(同步io)：　

　　I/O是指网络I/O，多路指多个TCP连接(即socket或者channel），复用指复用一个或几个线程。意思说一个或一组线程处理多个连接。比如课堂上学生做完了作业就举手，老师就下去检查作业。(对一个IO端口，两次调用，两次返回，比阻塞IO并没有什么优越性；关键是能实现同时对多个IO端口进行监听，可以同时对多个读/写操作的IO函数进行轮询检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用IO操作函数。)　阻塞在select、poll、epoll、数据复制

　 　

　　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。

　　当用户进程调用了select，那么整个进程会被block（阻塞），而同时，kernel（内核）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。
    这个图和阻塞IO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。

4、信号驱动io(同步io)：

　　事先发出一个请求，当有数据后会返回一个标识回调，这时你可以去请求数据（不是轮询请求，而是收到返回标识后请求）。好比银行排号，当叫到你的时候，你就可以去处理业务了(复制数据时阻塞)。

　　

　　信号驱动IO，调用sigaltion系统调用，当内核中IO数据就绪时以SIGIO信号通知请求进程，请求进程再把数据从内核读入到用户空间，这一步是阻塞的。

5、异步io：

　　发出请求就返回，剩下的事情会异步自动完成，不需要做任何处理，当IO返回结果时，再通知CPU进行处理。好比有事秘书干，自己啥也不用管。　　

　　

　　用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了。

异步IO是真正非阻塞的，它不会对请求进程产生任何的阻塞，因为用户进程不需要去检查IO操作的状态，也不需要主动的去拷贝数据，因此对高并发的网络服务器实现至关重要。

总结：

五种IO的模型：阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO、信号驱动IO和异步IO；前四种都是同步IO，在内核数据copy到用户空间时都是阻塞的。
阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步，发起IO请求是否会被阻塞，如果会那就是传统的阻塞IO，如果不会那就是非阻塞IO。
同步IO和异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞，如果实际的IO读写阻塞请求进程，那么就是同步IO；如果不阻塞，而是操作系统帮你做完IO操作再将结果返回给你，那么就是异步IO。

　　如果是请求进程主动拷贝内核数据到用户空间，就是阻塞IO；否则是异步IO