一：概念的理解： 

首先在网络编程的时候，我们常常见到同步/异步，阻塞/非阻塞四中调用方式：

1同步和异步主要针对C（client）端 

同步： 

所谓的同步，就是在c端发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用步返回，也就是说必须一件一件事做，等前一件事完了之后才做后一件事。 

如：普通的B/S模式（同步）：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回，这期间客户端浏览器不能干任何事

异步： 

与同步相对。当C端一个异步过程调用发出之后，调用者不能立即得到结果，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。 

如：请求通过事件触发->服务器处理（浏览器仍然可以做其他事情）->处理完毕

阻塞和非阻塞主要针对S端（server）

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，cpu不会分配时间片，线程暂停运行）函数只有得到结果返回。 

阻塞调用和同步调用的区别：对同步来说，很多时候当前线程还是激活的，只是逻辑上没有返回，如，在socket编程中调用recv函数，如果缓冲区没有数据，这个函数就会一直等待，直到有数据返回。而此前当前线程还有可能继续处理各种各样的消息。

阻塞的例子：比如去取A楼一层（假设是内核缓冲区）取快递，但是比不知道什么时候来，你有不能干别的事情，只能死等着但是可以睡觉（进程处于休眠状态)，因为你知道快递把货送来时一定会给比大电话

非阻塞： 

非阻塞与阻塞概念想对应，指在不能立即得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立即返回。

非阻塞的例子：还是等快递，如果用轮询的方式，每隔5分钟去A楼一层（内核缓冲区）去看快递来了没，没来，立即返回，如果快递来了，就放到A楼一层，等你去取。

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，调用函数可以进入阻塞调用，对于select： 

1：同步 

我客户端（C端调用者）一个功能，该功能没有结束前，我死等结果。 

2：异步，我（c端调用者）调用一个功能，不知道该功能结果，该功能有结果后通知我，即回调通知

同步和异步主要针对c端，但是跟s端不是完全没关系，同步和异步必须s端配合才能实现，同步和异步由c端控制，但是s端是否为阻塞还是非阻塞，c端不关心。

3：阻塞，就是调用我（s端被调用者，函数），我（s端被调用者，函数）没有完全接受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（s端被调用者，函数），我（s端被调用者，函数）立即返回，通过select通知调用者

二：同步I/O和异步I/O 

同步I/O与异步I/O的区别在与数据访问的时候进程是否阻塞 

阻塞I/O与非阻塞I/O的区别在与：应该程序的调用是否立即返回。

阻塞和非阻塞是指server端的进程访问的数据如果尚未就绪，进程是否需要等待，简单说这相当于函数内部的实现区别，也就是未就绪时时直接返回还是等待就绪。

就同步和异步是指client端访问数据的机制，同步一般指主动请求并等待I/O操作完毕的方式，当数据就绪后再读写额时候必须阻塞，异步则指主动请求数据后便可以继续处理其他任务，随后等待I/O，操作完毕的通知。

三：五种I/O模型： 

1)阻塞I/O 

2)非阻塞I/O 

3)I/O复用(select和poll) 

4)信号驱动I/O（SIGIO） 

5)异步I/O 

前四中是同步，最后一种是异步。 

阻塞I/O模型： 

简介：进程会一直阻塞，直到数据拷贝完成 

应用程序调用一个I/O函数，导致应用程序阻塞，等待数据准备好，如果数据没有准备好，一直等待。。数据准备好，从内核拷贝到用户空间，I/O函数返回成功

阻塞I/O模型图：在调用recv()/recvfrom()函数，发生在内核中等待数据和复制数据过程。 

当调用recv()函数时，系统首先检查是否有准备好的数据，如果数据没有准备好，那么系统就处于等待状态，当数据准备好后，将数据从系统缓冲区复制到用户空间，然后函数返回。在套接应用程序中，当调用recv()函数时，未必用户空间就已经存在数据，那么此时recv()函数处于等待状态 

非阻塞I/O模型： 

简介：我们把一个套接口设置为非阻塞就是告诉内存，当所请求的I/O操作无法完成时，不要进程睡眠，而是返回一个错误，I/O函数会不断的测试数据是否准备好，没有准备好，继续测试，直到数据准备好为止。在测试的过程中会占用大量的CPU时间。 

I/O多路复用模型： 

简介：主要是select和epoll；对于一个I/O端口，两次调用，两次返回，比阻塞I/O并没有什么优势，只是能实现同时对多个I/O端口进行监听。

I/O多路复用模型会调用select，poll函数，这几个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞I/O不同的，这个函数可以同时阻塞多个I/O操作，而且可以同时对多个读操作，多个写操作的I/O函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用I/O操作函数。 

IO多路复用适用场合：

当客户端处理多个描述符时（请求）（一般是交互式输入和网络套接口），必须使用I/O复用

当一个客户端同时处理多个套接字时，此情况可能的但很少出现

当一个TCP服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字，一般也要用到I/O复用 （使用最多的场景）

当一个服务器即要处理TCP，又要处理UDP，一般要使用I/O复用

当一个服务器要处理多个服务或多个协议，一般要使用I/O复用

信号驱动I/O 

简介：两次调用，两次返回 

首先允许套接口进行信号驱动I/O，并安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞。当数据准备好时，进程会收到一个SIGIO信号，可以在信号处理函数中调用I/O操作函数处理数据。 

异步I/O模型： 

简介：数据拷贝的时候进程无需阻塞 

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，通知和回调通知调用者输入输出操作。 

四：五种I/O模型的比较

五：I/O模型的具体实现

主要实现方式有以下几种：

Select：Linux实现对应，I/O复用模型，BSD4.2最早实现

Poll：Linux实现，对应I/O复用模型，System V unix最早实现  （改进版的select）

Epoll：Linux实现，对应I/O复用模型，具有信号驱动I/O模型的某些特性

Kqueue：FreeBSD实现，对应I/O复用模型，具有信号驱动I/O模型某些特性

/dev/poll：SUN的Solaris实现，对应I/O复用模型，具有信号驱动I/O模型的某些特性

Iocp  Windows实现，对应第5种（异步I/O）模型

六：select/poll/epoll的比较：

1，select

优点

Select:POSIX所规定，目前几乎在所有的平台上支持，其良好跨平台支持也是它的一个优点，本质上是通过设置或者检查存放fd标志位的数据结构来进行下一步处理 

缺点

单个进程可监视的fd数量被限制，即能监听端口的数量有限  cat /proc/sys/fs/file-max 

对socket是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低 

select 采取了内存拷贝方法来实现内核将 FD 消息通知给用户空间，这样一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大 

2， poll

本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态

其没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的

大量的fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，而不管这样的复制是不是有意义

poll特点是“水平触发”，如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd  （通知多次）

边缘触发：只通知一次，性能更好

3，epoll

在Linux 2.6内核中提出的select和poll的增强版本

优点：

支持水平触发LT和边缘触发ET，最大的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就需态，并且只会通知一次

使用“事件”的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知

没有最大并发连接的限制：能打开的FD的上限远大于1024(1G的内存能监听约10万个端口)

效率提升：非轮询的方式，不会随着FD数目的增加而效率下降；只有活跃可用的FD才会调用callback函数，即epoll最大的优点就在于它只管理“活跃”的连接，而跟连接总数无关

内存拷贝，利用mmap(Memory Mapping，内存映射)加速与内核空间的消息传递；即epoll使用mmap减少复制开销