I/O类型与模型
I/O类型：
同步和异步
阻塞和非阻塞
一次read操作两个阶段：用户空间的进程没有权限访问磁盘的，进程发起IO调用
（1）等待数据准备好：内核从磁盘中的数据加载至内核内存
（2）真正IO的阶段：内核内存数据在复制到进程内存（这个是真正执行IO的阶段）
所以进程需要等待内核到内核内存和内核内存到进程内存的时间
1.同步和异步：synchronous,asyncronnous
关注的是被调用者的消息通知机制，被调用者如何通知调用者，调用者向被调用者进行系统调用函数
同步：调用发出之后不会立即返回，进程会一直询问内核准备好数据没有，但一旦返回，则内核返回最终结果，数据已经从内核内存复制到进程内存了（进程自己去询问内核，直到两阶段都复制完通知进程）没有通知机制
异步：调用发出之后，被调用方立即返回消息，但返回的并非最终结果；被调用者通过状态、通知机制来通知调用者，或通过回调函数来处理（内核自己都把数据复制完了通知进程数据已经复制完）有通知机制
2.阻塞和非阻塞：block,nonblock
关注的是调用者等待被调用者返回调用结果时的状态
阻塞：调用结果返回之前，调用者会被挂起，叫不可中断睡眠，调用者只有在得到返回结果时候才能继续。（两阶段都阻塞）
非阻塞：调用者在结果返回之前不会被挂起，即调用不会阻塞当前进程（第一阶段不阻塞，第二阶段依然阻塞）
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同步是进程调用内核，内核从磁盘读取数据存入内核内存这段时间，进程会一直询问内核准备好数据没有，直到全部读进内存准备好了，然后告诉进程来内核内存来复制数据。
异步是进程调用内核，内核从磁盘读取数据存入内核内存这段时间进程是活动的，不需要等待内核准备好数据，当内核从磁盘数据全部读取，然后通知进程过来复制数据到进程内存，或者通过回调函数来处理。
阻塞是进程调用内核，内核从磁盘读取数据的这段时间，进程是被挂起的或者叫不可中断睡眠处于等待状态，只有内核告诉进程准备好之后，才会继续够继续工作（比如从内核内存复制数据）
非阻塞是进程调用内核，内核从磁盘读取数据的这段时间，进程不会被挂起
I/O模型：
blocking IO: 阻塞IO
nonbocking IO：非阻塞IO
IO multiplexing：IO复用
select()BSD
poll()SysV
signal driven IO：事件驱动IO
epoll(linux上的边缘触发)、kqueue
水平触发：多次通知，浪费资源
边缘触发：只通知一次
aysnchronous IO：异步IO
一个进程在某种情况下只能处理单步IO，而prefork要处理网络IO和磁盘IO，所以prefork不是阻塞IO
I/O动作如何执行？
一、阻塞I/O
同步阻塞IO是进程调用内核，内核从磁盘读取数据至内核内存的时候，进程处理等待状态，准备好数据，进程就复活复制数据，第二阶段进程复制数据，进程依然在等待，所以第一第二阶段依然是阻塞的，是同步的IO
二、非阻塞I/O
非阻塞是内核不通知进程，进程会几秒钟询问内核数据准备好了没，时间都花在询问的过程了，叫盲等待，第一段非阻塞，但第二阶段依然是阻塞状态，从内核内存复制到进程内存，进程依然是等待状态处于阻塞状态，所以比起阻塞依然没有太大优势,是同步的IO
三、I/O复用
IO复用指的是任何一个进程，在某种情况下进程自身只能处理一个IO，但是web是要处理两路IO的，一个是网络IO，另外一个磁盘IO，内核中开发了多路IO或IO复用，进程需要调用IO的时候，都把IO请求交给内核中的select()函数或者poll()函数，最大不能超过1024个，如果超过1024个性能会减少，函数能够处理两个IO，处理网络和磁盘IO，所以prefork就是基于IO复用只能处理1024个请求，第一阶段是非阻塞，进程等待在select()函数的处理上，但是select()是可以接受其他进程的请求的，第二阶段阻塞在进程复制内核内存中的数据了。而worker模式也是IO复用,带有通知机制的是异步的
四、事件驱动I/O
事件驱动IO，是指进程调用内核，内核从磁盘中加载数据到内核内存，进程是活动的，进程可以接受其他请求，所以是多线程响应多个请求的过程，内核准备好数据会通知进程过来复制数据，第一阶段是非阻塞的，第二阶段依然要进程过来复制内核内存中的数据，所以还是阻塞的。带有通知机制的是异步的，所以事件驱动I/O是异步的；event模式是用事件驱动IO,基于事件驱动机制来维持多个用户请求，省掉了大量的上下文切换时间
五、异步I/O
异步IO是进程接受多个请求，进程调用内核，内核完成从磁盘读取数据，和把内核内存的数据复制到进程内存，都由内核完成了第一第二阶段，是真正的非阻塞，带有通知机制的是异步的
C10K问题，1万个并发连接
5种I/O模型的比较：
阻塞I/O、非阻塞I/O、I/O复用都是同步
事件驱动I/O、异步是异步的
select/poll/epoll
select：本质上是通过设置或者检查存放fd标志位的数据结构来进行下一步处理
缺点：1.单个进程可见识的fd数量被限制，即能监听端口的大小有限
cat /proc/sys/fs/file-max
2.对socket进行扫描时是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低
3.需要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大
poll：本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态；其没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的，但是同样有一个缺点：
1. 大量的fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，而不管这样的复制是不是有意
2. poll还有一个特点是“水平触发”,如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd
epoll：支持水平触发和边缘触发，最大的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就需态，并且只会通知一次；使用"事件"的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd,epoll_wait便可以收到通知
优点：
1.没有最大并发连接的限制，能打开的fd的上限远大于1024(1G的内存上能监听越10万个端口)
2.效率提升：非轮询的方式，不会随着fd数目的增加而效率下降；只有活跃可用的fd才会调用callback函数，即epoll最大的优点就在于它只管理"活跃"的连接，而跟连接总数无关
3. 内存拷贝，一用nmap() 文件映射内存加速与内核空间的消息传递；即epoll使用nmap减少复制开销
