Linux/Unix-五种IO模型
可参考书：UNIX网络编程卷1
1.阻塞IO（Blocking IO）
阻塞IO模型会一直等待数据准备好后再进行处理。当应用程序调用阻塞IO进行读取操作时，如果数据没有准备好，应用程序会一直阻塞等待，直到数据准备好才能继续执行后续操作。2.非阻塞IO（Non-blocking IO）
非阻塞IO模型会立即返回，无论数据是否准备好。当应用程序调用非阻塞IO进行读取操作时，如果数据没有准备好，应用程序会立即返回一个错误码，而不会阻塞。应用程序可以继续执行其他操作，然后通过轮询或事件通知等方式来检查数据是否准备好。3.IO复用（IO multiplexing）
IO复用模型使用select、poll或epoll等系统调用来同时监视多个文件描述符的就绪状态。当任何一个文件描述符就绪时，应用程序可以进行相应的读取操作。数据在就绪时可以立即处理。
在使用epoll进行IO操作时，以下是epoll的工作流程：
- 应用程序调用epoll_create()函数创建一个epoll文件描述符，用于管理IO事件。
- 应用程序使用epoll_ctl()函数将需要监听的文件描述符添加到epoll中，并指定感兴趣的事件类型（如可读、可写等）。
- 应用程序调用epoll_wait()函数等待IO事件的发生，该函数会阻塞，直到有事件发生或超时。
- 内核会监视被添加到epoll中的文件描述符，并在文件描述符上发生感兴趣的事件时，将这些事件加入到一个内核事件表中。
- 当有事件发生时，epoll_wait()函数会返回，并将就绪的文件描述符列表返回给应用程序。
- 应用程序可以遍历返回的就绪文件描述符列表，进行相应的IO操作，如读取数据、写入数据等。
在返回就绪的文件描述符列表时，epoll_wait()函数会提供一些额外的信息，如事件类型（可读、可写等）和事件数据（如可读数据的大小），以便应用程序更好地处理IO事件。
epoll的工作机制主要基于两个数据结构：红黑树和就绪链表。红黑树用于存储需要监视的文件描述符和事件，以便高效地进行查找和管理。就绪链表用于存储发生事件的文件描述符，以便在epoll_wait()函数返回时提供就绪的文件描述符列表。
通过使用epoll，内核能够高效地管理大量的并发连接，并且只返回就绪的文件描述符，避免了遍历整个文件描述符集合的开销。这使得epoll成为一种高性能的IO多路复用机制。
4.信号驱动IO（Signal-driven IO）
信号驱动IO模型通过设置信号处理函数来处理数据。当数据就绪时，操作系统会发送一个信号给应用程序，通知它可以进行读取操作。应用程序在接收到信号后，可以在信号处理函数中进行数据的读取和处理。5.异步IO（Asynchronous IO）
异步IO 是指发起输入之后 内核直接返回 等待内核把数据拷贝内用户态进程的时候 通知用户进程完成了。
异步IO模型允许应用程序发起IO操作后立即返回，并通过回调函数或事件通知机制来处理数据。当数据准备好后，操作系统会通知应用程序，应用程序可以调用回调函数或处理事件来读取和处理数据。
异步IO模型的工作流程如下：- 应用程序发起异步IO操作，比如读取文件或网络数据。
- 内核接收到IO请求后，会立即返回，不会阻塞应用程序。
- 内核在后台进行IO操作，可以同时处理其他任务。
- 当IO操作完成时，内核会通知应用程序，通常通过回调函数或事件通知机制。
- 应用程序在接收到通知后，可以调用回调函数或处理事件，进行后续操作。
在异步IO模型中，应用程序不需要主动等待IO操作完成，而是通过内核的通知机制来得知IO操作的完成情况。这样可以提高应用程序的并发性能和响应能力，因为应用程序可以继续执行其他任务，而不需要阻塞等待IO操作完成。
需要注意的是，异步IO模型需要操作系统和编程语言的支持。在操作系统层面，需要提供异步IO的系统调用或API。在编程语言层面，需要提供相应的异步IO框架或库，以便开发者可以方便地使用异步IO模型。
总结
POSIX把这两个术语定义如下:
- 同步I/O操作 (synchronous I/O opetation) 导致请求进程阻塞，直到IO操作完成。
- 异步I/0操作 (asynchronous I/O opetation) 不导致请求进程阻塞。
阻塞式I/O模型、非阻塞式IO模型、I/O复用模型和信号驱动式I/O模型都是同步I/O模型，因为其中真正的I/O操作(recvfrom)将阻塞进程。只有异步IO模型与POSIX定义的异步IO相匹配。
不同IO模型对数据的处理方式会影响应用程序的编程模型和代码逻辑。阻塞IO和非阻塞IO通常需要应用程序主动检查数据是否就绪，而IO复用、信号驱动IO和异步IO则由操作系统或框架来通知应用程序数据的就绪状态。
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