對于一次IO訪問，以read為例，數(shù)據(jù)會先被拷貝到操作系統(tǒng)的緩沖區(qū)，然后從操作系統(tǒng)的緩沖區(qū)拷貝到用戶的地址空間。read操作會經(jīng)歷下面兩個階段：

第一階段：等待數(shù)據(jù)準備就緒

第二階段：將數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到進程中（內(nèi)核態(tài)到用戶態(tài)）

阻塞I/O模型

所有操作是阻塞的，直到數(shù)據(jù)包到達且被復制到應用進程的緩沖區(qū)中或者發(fā)生錯誤返回。以recvfrom（經(jīng)過socket接收數(shù)據(jù)）調(diào)用舉例。

阻塞IO模型

非阻塞I/O模型

recvfrom調(diào)用如果緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)的話直接返回EWOULDBLOCK錯誤，一般對非阻塞I/O模型進行輪訓檢查這個狀態(tài)看內(nèi)核是否有數(shù)據(jù)到來。

非阻塞IO模型

I/O復用模型

Linux提供select/poll，進程可以將一個或多個fd（文件描述符）傳遞給select或poll調(diào)用，阻塞在select上，select負責偵測fd是否處于就緒狀態(tài)。

多路復用IO模型

多路復用技術(shù)通過把多個I/O的阻塞復用到一個select的阻塞上，從而使系統(tǒng)在單線程的情況下處理多客戶端請求，最大的優(yōu)勢是系統(tǒng)開銷小。

Linux的多路復用系統(tǒng)調(diào)用有：select、pselect、poll、epoll。

select固有的缺陷：

* 打開的fd數(shù)量受限（受限于FD_SIZE，修改需要重新編譯內(nèi)核，會導致性能下降）

* 采用輪訓的方式，隨著fd的增加性能線性下降

epoll的優(yōu)化：

* 打開fd僅受限于操作系統(tǒng)的最大文件句柄數(shù)

* 由每個fd上的callback來實現(xiàn)對活躍的socket進行操作，避免了輪訓的問題

* 采用mmap加速內(nèi)核與用戶控件的數(shù)據(jù)傳遞（共享內(nèi)存）

* API更加簡單

信號驅(qū)動I/O模型

開啟套接口信號驅(qū)動I/O功能，并通過系統(tǒng)調(diào)用sigaction執(zhí)行信號處理（非阻塞）。當數(shù)據(jù)準備就緒是，就會該進程生成一個SIGIO信號，通過信號回調(diào)通知應用程序調(diào)用recvfrom來讀取數(shù)據(jù)。

信號驅(qū)動IO模型

異步I/O

告知內(nèi)核啟動某個操作，并讓內(nèi)核在整個操作完成之后（包括數(shù)據(jù)從內(nèi)核到用戶空間的復制）通知應用程序。

和信號驅(qū)動模型的區(qū)別是：信號驅(qū)動提供信號通知應用程序何時可以開始IO操作；異步IO由直接通知何時完成了IO操作。

異步驅(qū)動IO模型

五種IO模型的對比