同步与异步
同步和异步描述的是用户线程和内核的交互方式。
同步： 指的是在两个或多个数据库、文件、模块、线程之间用来保持数据内容一致性的机制。用户线程发起I/O请求后需要等待，或者轮询内核I/O操作完成后才能继续执行。
同步处理过程：提交请求->等待内核处理（期间该线程不能干任何事）->处理完毕返回
异步： 指用户线程发起I/O请求后仍继续执行，不用阻塞当前线程来等待处理完成，当内核I/O操作完成后会通知用户线程，或者调用用户线程注册的回调函数，回调通知此线程。
异步处理过程：请求通过事件触发->内核处理（这时该线程仍然可以作其他事情）->处理完毕
同步、异步关注的是消息通知机制，针对的是客户端。
阻塞与非阻塞
阻塞和非阻塞描述的是用户线程调用内核I/O操作的方式
- 阻塞：调用结果返回之前，调用者会被挂起（不可中断），调用者只有在得到返回结果后才能继续。即I/O操作需要彻底完成后才返回用户空间。
- 非阻塞：调用结果返回前，不会被挂起，调用不会阻塞调用者。在内核的数据还未准备好时，会立即返回，进程可以去干其他事情。即I/O操作被调用后立即返回给用户一个状态值，无须等到I/O操作彻底完成。
阻塞、非阻塞关注的是调用者等待被调用者返回结果时的状态，针对的是服务器端。
阻塞、非阻塞与同步、异步的区别
一个I/O操作实际是分为两个步骤：发起I/O请求和实际的I/O请求。
- 阻塞和非阻塞在于第一步，即发起I/O请求是否被阻塞。
- 同步和非同步在于第二步，即实际I/O请求是否被阻塞。
同步是在 I/O 中的一系列操作都是调用者（用户进程）自己完成（自己去问内核）。而异步是调用者在发起调用后，自己不管了，等内核数据准备好了以后，内核自己告诉进程，即让内核去通知进程，实现回调。
至于阻塞与非阻塞，是决定是否让调用者挂起。
网络 I/O 的本质是 socket 的读取，socket 在 linux 系统被抽象为流，I/O 可以理解为对流的操作。这个操作又分为两个阶段：
1.等待流数据准备，即等待网络上的数据分组到达，然后被复制到内核的某个缓冲区
2.从内核向进程复制数据，把数据从内核缓冲区复制到应用进程缓冲区
五种 Unix I/O 模型
I/O 模型：
进程是无法直接操作 I/O 设备的，其必须通过系统调用请求内核来协助完成 I/O 动作，而内核会为每个 I/O 设备维护一个 buffer。 用户进程发起请求，内核接受到请求后，从 I/O 设备中获取数据到 buffer 中，再将 buffer 中的数据 copy 到用户进程的地址空间，该用户进程获取到数据后再响应客户端。
如下图中，真正称为 I/O 的就是内核内存与与进程内存间的过程
同步 I/O 模型
阻塞 I/O（Blocking I/O）： 当用户进程进行系统调用 read()时，进程发起 recvform 系统调用，内核就开始了 I/O 的第一个阶段，准备数据到缓冲区中，当数据都准备完成后，则将数据从内核缓冲区中拷贝到用户进程的内存中，这时用户进程才解除 block 的状态重新运行。整个过程中用户进程都是阻塞的。不会消耗 CPU 时间，执行效率高。
非阻塞 I/O（Non-Blocking I/O）： 用户进程只有在第二个阶段被阻塞了，而第一个阶段没有阻塞。在第一个阶段中，recvform 系统调用调用之后，内核马上返回给进程，如果数据还没准备好，此时会返回一个 error，进程在返回之后，可以干点别的事情，然后再发起 recvform 系统调用，用户进程需要盲等，不停的去轮询内核，看数据是否准备好了。在拷贝数据整个过程，进程仍然是属于阻塞的状态。由于用户进程轮询内核，所以该模型是比较消耗 CPU 的，效率较低。
** I/O 复用（I/O Multiplexing）：** I/O 执行的两个阶段都是用户进程都是阻塞的，但是两个阶段是独立的，在一次完整的 I/O 操作中，该用户进程是发起了两次系统调用。使用 select()、poll()或 epoll()（poll 的改进版）进行调用，可支持两路调用。相比于多进程和多线程技术，I/O 复用不需要进程线程创建和切换的开销，系统开销更小。
select 调用是内核级别的，select 轮询可以等待多个 socket，当其中任何一个 socket 的数据准备好了（通过内核监视），就能返回进行可读，然后进程再进行 recvform 系统调用。select 在此模式下最多只支持 1024 个并发。
I/O 复用应用场景：
- 服务器需要同时处理多个处于监听状态或多个连接状态的套接字。
- 服务器需要同时处理多种网络协议的套接字。
信号驱动 I/O（Signal Driven I/O）： 也称基于事件的 I/O。只有在 I/O 执行的第二阶段阻塞了用户进程，而在第一阶段是没有阻塞的。在 I/O 执行的第一阶段，当数据准备完成之后，内核会主动的通知用户进程数据已经准备完成（通过返回一个 SIGIO 信号），即对用户进程做一个回调。该通知分为两种，一为水平触发，即如果用户进程不响应则会一直发送通知，二为边缘触发，即只通知一次。
注：需要先开启套接字的信号驱动 I/O 功能，并使系统调用 sigaction 安装一个信号处理函数
异步 I/O 模型
异步 I/O（Asynchrnous I/O）： 当用户进程发起系统调用后，立刻就可以开始去做其它的事情，然后直到 I/O 执行的两个阶段都完成之后，内核会给用户进程发送通知，告诉用户进程操作已经完成了。由于在调用后进程会立刻返回，所以在整个输入操作的等待和复制期间，进程都不会阻塞。
异步 I/O 不需要 select 或 poll 主动询问，也没有询问描述符的数量限制。
