IO模型
对于一次IO访问，会分为两个阶段，首先等待数据准备好后被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后再从操作系统内核的缓冲区拷贝到用户空间。IO模型可以分为以下五种类型：
- 阻塞式I/O（Blocking I/O）
- 非阻塞式I/O（Non-blocking I/O）
- 多路复用I/O（Multiplexing I/O）
- 信号驱动I/O（Signal-driven I/O）
- 异步I/O（Asynchronous I/O）
其中信号驱动式IO并不常用，所以重点关注另外四种IO模型。
阻塞式I/O
在这个IO模型中，用户空间的应用程序执行一个系统调用（recvform），这会导致应用程序阻塞，什么也不干，直到数据准备好，并且将数据从内核复制到用户进程，最后进程再处理数据，在等待数据到处理数据的两个阶段，整个进程都被阻塞，不能处理别的IO。
阻塞IO的特点就是能够及时的返回数据，但是在IO执行的两个阶段都被阻塞了，只有当数据从内核复制到了用户空间中，进程才能继续往下执行，因此对性能有所牺牲。
非阻塞式I/O
应用进程执行系统调用之后，内核会立即返回一个错误码，但IO操作还没完成。此时应用进程并没有被阻塞，可以继续执行，但是需要不断的执行系统调用来获知IO操作是否完成，这种方式称为轮询。
这种模型的CPU利用率比较低，并且因为每过一段时间才去轮询一次，所以存在一个响应延迟。还需要注意的是，拷贝数据的整个过程，进程仍然是属于阻塞的状态。
I/O多路复用
使用select或者poll对多个IO端口进行监听，只要多个套接字中的任何一个数据准备好了，就能返回可读，之后应用进程再执行recvfrom系统调用把数据从内核复制到进程中。
I/O复用模型让单个进程具有处理多个I/O事件的能力，因此相比多进程和多线程技术，它的系统开销小了许多。但是select，poll，epoll函数依然会阻塞应用进程，并且由于多路复用可以处理多个IO，那么多个IO之间的顺序就变得不确定了。
信号驱动I/O
应用进程使用sigaction系统调用，内核立即返回，应用进程可以继续执行，也就是说等待数据阶段应用进程是非阻塞的。内核在数据到达时向应用进程发送SIGIO信号，应用进程收到之后在信号处理程序中调用recvfrom将数据从内核复制到应用进程中。
相比于非阻塞式I/O的轮询方式，信号驱动I/O的CPU利用率更高。
异步非阻塞I/O
用户进程进行aio_read系统调用之后，无论内核数据是否准备好，都会直接返回给用户进程，然后用户进程就可以去做别的事情。等到数据准备好了，内核直接复制数据给进程，然后从内核向进程发送通知。这个IO模式的两个阶段，进程都是非阻塞的。
五种I/O模型对比
- 阻塞式I/O：同步阻塞
- 非阻塞式I/O：同步非阻塞（轮询）
- I/O多路复用：同步阻塞（可以监听多个IO）
- 信号驱动I/O：同步非阻塞（收到SIGIO信号后才执行recvfrom并阻塞）
- 异步I/O：异步非阻塞（两个阶段都不会阻塞）
I/O多路复用中的select、poll、epoll
select，poll，epoll都是IO多路复用的机制，select出现的最早，之后是poll，再是epoll。I/O多路复用就是通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。
文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。
- select：它仅仅知道有I/O事件发生了，却并不知道是哪几个流（可能有一个，多个，甚至全部），我们只能无差别轮询所有流，测试每个流是否有事件发生，找出能读出数据，或者写入数据的流，对他们进行操作。所以select具有O(n)的时间复杂度，同时处理的流越多，无差别轮询时间就越长。
- poll：poll本质上和select没有区别，需要查询每个fd对应的设备状态，但是它没有最大连接数的限制，因为select的描述符类型使用数组实现，而poll的描述符类型使用链表实现。
- epoll：epoll可以理解为event poll，不同于忙轮询和无差别轮询，epoll会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。所以我们说epoll实际上是事件驱动（每个事件关联上fd）的，此时我们对这些流的操作都是有意义的。（复杂度降低到了O(1)）