IO-同步，異步，阻塞，非阻塞

IO-同步，異步，阻塞，非阻塞
1.什麼是IO
數據在系統內核(kernel)和用戶進程之間的傳遞，稱爲IO。

2.IO操做步驟
以read爲例，涉及兩個系統對象，調用IO的process(or thread)，即用戶進程；另外一個爲系統內核(kernel)。
當用戶進程調用recvfrom操做時，會經歷兩個階段
1)等待數據準備
2)將數據從內核拷貝至進程中

3.IO模型
根據用戶進程在IO操做時的狀態，能夠分爲5中IO類型：
blocking IO:阻塞IO
non-blocking IO：非阻塞IO
IO multiplexing：多Socket鏈接IO
signal driven IO：信號驅動IO
asynchronous IO：異步IO

signal driven IO實際中不多使用，在此不作介紹。

2.blocking IO:阻塞IO
當用戶進程調用recvfrom時，首先開始IO第一階段：kernel準備數據。
用戶進程會被阻塞。當kernel數據準備好之後，會將數據從kernel拷貝到用戶內存，而後kernel返回結果，用戶進程纔會解除block的狀態，從新運行起來。
blocking IO在IO執行的兩個階段都被block了。

3.non-blocking IO:非阻塞IO
能夠設置socket使其變爲non-blocking。
當對一個non-blocking socket執行recvfrom操做時，流程以下：
用戶進程調用recvfrom,若是kernel數據尚未準備好，此時用戶進程不會被block。而是馬上返回一個error，從用戶進程角度看，它並無等待，而是馬上獲得了一個結果。
用戶進程判斷是一個error時，它就知道數據尚未準備好，因而再次發送read操做。
一旦kernel中的數據準備好，而且再次收到了用戶進程的system call,那麼它立刻將數據拷貝到用戶內存，而後kernel返回結果。
non-blocking IO在數據準備階段，沒有被block，而是不斷的輪詢kernel數據是否準備好；在數據拷貝階段，用戶進程被block，直到kernel拷貝結束，返回結果，用戶進程纔會解除block的狀態。

4.IO multiplexing：多Socket鏈接IO
IO multiplexing的特色是單個用戶進程能夠同時處理多個網絡鏈接IO，它的原理是select/epoll這個function會不斷的輪詢所負責的全部socket，當某個socket有數據到達了，就通知用戶進程。
當用戶進程調用select時，整個進程會被block，當任何一個socket中的數據準備好了，select就會返回。這時用戶進程再調用read操做，將數據從kernel拷貝到用戶進程。咱們能夠看出，IO multiplexing和blocking IO的流程相似，不一樣的是，IO multiplexing須要兩個system call(select和recvfrom)，而blocking IO只調用了一個system call(recvfrom)。select的優點在於它能夠同時處理多個socket鏈接。因此若是鏈接數不高的話，使用select/epoll的web server不必定比multi-threading+blocking IO的web server性能更好，select/epoll的優點在於可以處理更多的鏈接。
IO multiplexing中，每個socket通常設置爲non-blocking的，可是用戶進程一直是被select函數block的。

5.asynchronous IO
用戶進程發起read操做後，馬上返回能夠去作其餘的事情了。
此時，從kernel角度看，當它收到一個asynchronous read後，首先他馬上返回，因此不會對用戶進程產生任何block，而後,kernel等待數據準備完成，而後將數據拷貝到用戶內存，當這一切完成以後，kernel會給用戶進程發送一個signal告訴用戶進程read操做完成了。

6.四種IO模型的區別
blocking和non-blocking,synchronous IO和asynchronous IO的區別。
blocking和non-blocking的區別很明顯，blocking會一致阻塞，non-blocking在數據沒準備徹底時會馬上返回。
synchronous同步IO指的是在IO操做時會阻塞用戶進程；asynchronous含義相反。
能夠看出blocking，non-blocking，IO multiplexing都是synchronous IO；而asynchronous不會對用戶進程產生任何阻塞。

7.網上有一個比較形象的例子來講明這四種IO Model
有A，B，C，D四我的在釣魚：
A用的是最老式的魚竿，因此呢，得一直守着，等到魚上鉤了再拉桿；
B的魚竿有個功能，可以顯示是否有魚上鉤，因此呢，B就和旁邊的MM聊天，隔會再看看有沒有魚上鉤，有的話就迅速拉桿；
C用的魚竿和B差很少，但他想了一個好辦法，就是同時放好幾根魚竿，而後守在旁邊，一旦有顯示說魚上鉤了，它就將對應的魚竿拉起來；
D是個有錢人，乾脆僱了一我的幫他釣魚，一旦那我的把魚釣上來了，就給D發個短信。