概念簡介

異步 I/O 模型總體可以分為兩種：反應式( Reactive)模型和前攝式(Proactive)模型.

傳統(tǒng)的 select / epoll / kqueue 模型，以及 Java NIO 模型，都是典型的反應式模型，即應用代碼對 I/O 描述符進行注冊，然后等待 I/O 事件。

當某個或某些 I/O 描述符所對應的 I/O 設備上產(chǎn)生 I/O 事件（可讀、可寫、異常等）時，系統(tǒng)將發(fā)出通知，于是應用便有機會進行 I/O 操作并避免阻塞。

由于在反應式模型中應用代碼需要根據(jù)相應的事件類型采取不同的動作，最常見的結構便是嵌套的if {...} else {...}或 switch ，并常常需要結合狀態(tài)機來完成復雜的邏輯。

前攝式模型則恰恰相反。在前攝式模型中，應用代碼主動地投遞異步操作而不管 I/O 設備當前是否可讀或可寫。投遞的異步 I/O 操作被系統(tǒng)接管，應用代碼也并不阻塞在該操作上，而是指定一個回調(diào)函數(shù)并繼續(xù)自己的應用邏輯。當該異步操作完成時，系統(tǒng)將發(fā)起通知并調(diào)用應用代碼指定的回調(diào)函數(shù)。

在前攝式模型中，程序邏輯由各個回調(diào)函數(shù)串聯(lián)起來：異步操作 A 的回調(diào)發(fā)起異步操作 B ，B 的回調(diào)再發(fā)起異步操作 C ，以此往復。

Reactor 和 Proactor 同為事件驅(qū)動 I/O 模型，其本質(zhì)區(qū)別在于事件觸發(fā)時機： Reactor 在 I/O 設備就緒，即可以立即執(zhí)行 I/O 調(diào)用而無需阻塞時觸發(fā)，只有這時才可以放心大膽的執(zhí)行 I/O 調(diào)用；而 Proactor 則允許在任意時刻發(fā)起 I/O 調(diào)用請求，并在 I/O 調(diào)用完成時觸發(fā)事件。

I/O發(fā)生時涉及的對象和階段

對于一個network I/O (這里我們以read舉例)，它會涉及到兩個系統(tǒng)對象，一個是調(diào)用這個I/O的process (or thread)，另一個就是系統(tǒng)內(nèi)核(kernel)。當一個read操作發(fā)生時，它會經(jīng)歷兩個階段：

1、 等待數(shù)據(jù)準備 (Waiting for the data to be ready)
2、 將數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到進程中 (Copying the data from the kernel to the process)
記住這兩點很重要，因為這些I/O Model的區(qū)別就是在兩個階段上各有不同的情況。

select/epoll的優(yōu)勢并不是對于單個連接能處理得更快，而是在于能處理更多的連接。在選擇select，poll，epoll時要根據(jù)具體的使用場合以及這三種方式的自身特點：

1、表面上看epoll的性能最好，但是在連接數(shù)少并且連接都十分活躍的情況下，select和poll的性能可能比epoll好，畢竟epoll的通知機制需要很多函數(shù)回調(diào)。
2、select低效是因為每次它都需要輪詢。但低效也是相對的，視情況而定，也可通過良好的設計改善

同步與異步、阻塞與非阻塞區(qū)別

同步與異步區(qū)別在于內(nèi)核是否會主動通知應用程序相應操作已完成
阻塞與非阻塞的區(qū)別在于應用程序發(fā)出請求后是否只等待內(nèi)核該操作的響應而不去干別的事

注：如果是同步非阻塞I/O,應用程序雖不阻塞，但仍需要同過輪詢的方式詢問內(nèi)核操作是否完成（對應I/O復用中的select和poll）

參考

1、異步 I/O 模型大體上可以分為兩種，反應式（ Reactive ）模型和前攝式（ Proactive ）模型
2、淺談Linux下的五種I/O模型
3、Linux下5種IO模型以及阻塞/非阻塞/同步/異步區(qū)別推薦