一、什么是IO？
我們都知道unix世界里、一切皆文件、而文件是什么呢？文件就是一串二進制流而已、不管socket、還是FIFO、管道、終端、對我們來說、一切都是文件、一切都是流、在信息交換的過程中、我們都是對這些流進行數據的收發操作、簡稱為I/O操作(input and output)、往流中讀出數據、系統調用read、寫入數據、系統調用write、不過話說回來了、計算機里有這么多的流、我怎么知道要操作哪個流呢？做到這個的就是文件描述符、即通常所說的fd、一個fd就是一個整數、所以對這個整數的操作、就是對這個文件（流）的操作、我們創建一個socket、通過系統調用會返回一個文件描述符、那么剩下對socket的操作就會轉化為對這個描述符的操作、不能不說這又是一種分層和抽象的思想。
二、IO交互
通常用戶進程中的一個完整IO分為兩個階段：
用戶空間<------------->內核空間、
內核空間<------------->設備空間、
內核空間中存放的是內核代碼和數據、而進程的用戶空間中存放的是用戶程序的代碼和數據、不管是內核空間還是用戶空間、它們都處於虛擬空間中、Linux使用兩級保護機制：0級供內核使用、3級供用戶程序使用、
操作系統和驅動程序運行在內核空間、應用程序運行在用戶空間、兩者不能簡單地使用指針傳遞數據、因為Linux使用的虛擬內存機制、其必須通過系統調用請求kernel來協助完成IO動作、內核會為每個IO設備維護一個緩沖區、用戶空間的數據可能被換出、當內核空 間使用用戶空間指針時、對應的數據可能不在內存中
對於一個輸入操作來說、進程IO系統調用后、內核會先看緩沖區中有沒有相應的緩存數據、沒有的話再到設備中讀取、因為設備IO一般速度較慢、需要等待、內核緩沖區有數據則直接復制到進程空間、
所以、對於一個網絡輸入操作通常包括兩個不同階段：
（1）等待網絡數據到達網卡 –> 讀取到內核緩沖區
（2）從內核緩沖區復制數據 –> 用戶空間
IO有內存IO、網絡IO和磁盤IO三種、通常我們說的IO指的是后兩者
1.阻塞IO（blocking I/O）
A拿着一支魚竿在河邊釣魚，並且一直在魚竿前等，在等的時候不做其他的事情，十分專心。只有魚上鈎的時，才結束掉等的動作，把魚釣上來。
在內核將數據准備好之前，系統調用會一直等待所有的套接字，默認的是阻塞方式。
其實，我們例子中所說的魚竿就是這一個文件描述符。這個模型是我們最常見的，程序調用和我們編寫的基本程序是一致的。
fd=connect(); write(fd); read(fd); close(fd);
程序的read必須在write之后執行，當write阻塞住了，read就不能執行下去，一直處於等待狀態。
2.非阻塞IO（noblocking I/O）
B也在河邊釣魚，但是B不想將自己的所有時間都花費在釣魚上，在等魚上鈎這個時間段中，B也在做其他的事情（一會看看書，一會讀讀報紙，一會又去看其他人的釣魚等），但B在做這些事情的時候，每隔一個固定的時間檢查魚是否上鈎。一旦檢查到有魚上鈎，就停下手中的事情，把魚釣上來。 
其實，B在檢查魚竿是否有魚，是一個輪詢的過程。
每次客戶詢問內核是否有數據准備好，即文件描述符緩沖區是否就緒。當有數據報准備好時，就進行拷貝數據報的操作。當沒有數據報准備好時，也不阻塞程序，內核直接返回未准備就緒的信號，等待用戶程序的下一個輪尋。
但是，輪尋對於CPU來說是較大的浪費，一般只有在特定的場景下才使用。
3.信號驅動IO（signal blocking I/O）
C也在河邊釣魚，但與A、B不同的是，C比較聰明，他給魚竿上掛一個鈴鐺，當有魚上鈎的時候，這個鈴鐺就會被碰響，C就會將魚釣上來。 
信號驅動IO模型，應用進程告訴內核：當數據報准備好的時候，給我發送一個信號，對SIGIO信號進行捕捉，並且調用我的信號處理函數來獲取數據報。
4.IO多路復用（I/O multiplexing）
D同樣也在河邊釣魚，但是D生活水平比較好，D拿了很多的魚竿，一次性有很多魚竿在等，D不斷的查看每個魚竿是否有魚上鈎。增加了效率，減少了等待的時間。
IO多路轉接是多了一個select函數，select函數有一個參數是文件描述符集合，對這些文件描述符進行循環監聽，當某個文件描述符就緒時，就對這個文件描述符進行處理。
其中，select只負責等，recvfrom只負責拷貝。
IO多路轉接是屬於阻塞IO，但可以對多個文件描述符進行阻塞監聽，所以效率較阻塞IO的高。
5.異步IO（asynchronous I/O）
E也想釣魚，但E有事情，於是他雇來了F，讓F幫他等待魚上鈎，一旦有魚上鈎，F就打電話給E，E就會將魚釣上去。
當應用程序調用aio_read時，內核一方面去取數據報內容返回，另一方面將程序控制權還給應用進程，應用進程繼續處理其他事情，是一種非阻塞的狀態。
當內核中有數據報就緒時，由內核將數據報拷貝到應用程序中，返回aio_read中定義好的函數處理程序。
很少有Linux系統支持，Windows的IOCP就是該模型。
可以看出，阻塞程度：阻塞IO>非阻塞IO>多路轉接IO>信號驅動IO>異步IO，效率是由低到高的。