前言

• 阻塞IO（blocking IO）
• 非阻塞IO（nonblocking IO）
• IO复用（IO multiplexing）
• 信号驱动IO（signal driven IO (SIGIO)）
• 异步IO（asynchronous IO (the POSIX aio_functions)）

一、阻塞IO

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IO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。数据准备好了，从内核拷贝到用户空间。
执行完毕后，IO函数会向应用程序返回成功响应，应用程序得到响应后，就不再阻塞，并进行后面的工作。
网络中IO阻塞如下图所示：

示例：
我和女友点完餐后，不知道什么时候能做好，只好坐在餐厅里面等，直到做好吃完饭，才能去逛街，中间等待做饭的时间浪费掉了。这就是阻塞。

二、非阻塞IO

简介：非阻塞IO通过进程反复调用IO函数（多次系统调用，并马上返回）；在数据拷贝的过程中，进程是阻塞的。
应用程序调用一个IO函数，这个IO操作会从内核中立即返回（当IO操作无法完成时，返回一个错误）。但是这个IO函数具体要执行的事情（写数据）可能并没有完成。
而对于应用程序，虽然这个IO操作很快就返回了，但是它并不知道这个IO操作是否真的成功了。为了知道IO操作是否成功，一般有两种策略：
一是需要应用程序主动地循环地去问，直到数据准备好为止（这种方法就是同步非阻塞IO），在这个不断问的过程中，会大量的占用CPU的时间；
二是采用IO通知机制，比如：IO多路复用(这种方法属于异步阻塞IO)或信号驱动IO(这种方法属于异步非阻塞IO)。
网络IO非阻塞如下图所示：

示例：
我女友不甘心白白在这等，又想去逛商场，又担心饭好了。所以我们逛一会，回来询问服务员饭好了没有，来来回回好多次。这就是非阻塞。

三、IO多路复用（异步阻塞IO）

简介：比阻塞IO并没有什么优越性，关键是能实现同时对多个IO端口进行监听。
IO复用模型会用到select、poll、epoll函数，这几个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞IO所不同的，这两个函数可以同时阻塞多个IO操作。而且可以同时对多个读操作，多个写操作的IO函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用IO操作函数。
异步阻塞IO和第二种同步非阻塞IO的区别在于：同步非阻塞IO是需要应用程序主动地循环去询问是否有操作数据可操作，而异步阻塞IO是通过像select和poll等这样的IO多路复用函数来同时检测多个事件句柄来告知应用程序是否可以有数据操作。
网络IO多路复用如下图所示：

示例：
餐厅安装了电子屏幕用来显示点餐的状态，这样我和女友逛街一会，回来就不用去询问服务员了，直接看电子屏幕就可以了。这样每个人的餐是否好了，都直接看电子屏幕就可以了，这就是IO多路复用。

四、信号驱动IO（异步非阻塞IO）

首先我们允许一个SOCKET接口进行信号驱动IO，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IO操作函数处理数据。

五、异步IO

简介：告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作完成后通知我们；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函数在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者的输入输出操作。
这种模型与信号驱动的IO区别在于，信号驱动IO是由内核通知我们何时可以启动一个IO操作，这个IO操作由用户自定义的信号函数来实现，而异步IO模型是由内核告知我们IO操作何时完成。
linux提供了AIO库函数实现异步，但是用的很少。目前有很多开源的异步IO库，例如libevent、libev、libuv。
网络异步IO如下图所示：

示例：
女友不想逛街，回家休息，于是我们叫外卖，饭好了送到家里来。只需要打个电话说一下，然后可以做自己的事情，饭好了就送来了，这就是异步。

小结：
同步IO引起进程阻塞，直至IO操作完成。
异步IO不会引起进程阻塞。
IO复用是先通过select调用阻塞。
阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO和信号驱动IO都属于同步模式，因为其中真正的IO操作(函数)都将会阻塞进程，只有异步IO模型真正实现了IO操作的异步性。

Linux下的五种IO模型