区分阻塞、非阻塞、IO多路复用 、异步IO

IO

    IO (Input/Output，输入/输出)即数据的读取（接收）或写入（发送）操作，
    通常用户进程中的一个完整IO分为两阶段：
    用户进程空间<-->内核空间、内核空间<-->设备空间（磁盘、网络等）。
    IO有内存IO、网络IO和磁盘IO三种，通常我们说的IO指的是后两者。

什么是内核态，用户态

• 用户态：也称为用户空间，即上层应用程序的活动空间，应用程序的执行必须依赖于内核提供的资源
• 用户态：也称为用户空间，即上层应用程序的活动空间，应用程序的执行必须依赖于内核提供的资源
• 注：用户态可以通过系统调用切换到内核态，这是主动进入到内核态。此外在出现异常或者外围设备的中断也会进入到内核态，不过是被动响应的

先说结论：各种IO模型其实是根据它在上述两个阶段的不同表现(用户进程或者线程是否阻塞)来区分的！！！
在第一个阶段用户进程是否阻塞用来区分阻塞/非阻塞，在第二个阶段用户是否阻塞用来区分同步/异步！！！

阻塞IO

当用户进程发起系统调用recvfrom时，在第一阶段，内核首先会等待****数据准备就绪，这个过程中用户进程是阻塞的；在第二阶段，当数据准备就绪之后，数据会从内核空间拷贝到用户空间(应用程序空间)，这个过程中用户进程同样是阻塞的，直到数据拷贝完成才恢复。

所以，阻塞IO在两个阶段都是阻塞的！！

非阻塞IO

非阻塞IO和阻塞IO相似，区别在于第一阶段，在等待数据准备就绪的过程中，用户进程不会阻塞，而是在数据没有准备就绪的时候得到一个error返回，这是用户进程就知道数据还没有准备好，然后就可以继续发起recvfrom操作直到数据准备就绪

在第二阶段，数据从内核空间向用户空间拷贝时，非阻塞IO用户进程同样是阻塞的。

IO多路复用

1.多个的进程的IO可以注册到一个复用器（select）上，然后用一个进程调用该select， select会监听所有注册进来的IO；
2. 如果select没有监听的IO在内核缓冲区都没有可读数据，select调用进程会被阻塞；而当任一IO在内核缓冲区中有可数据时，select调用就会返回；
3.而后select调用进程可以自己或通知另外的进程（注册进程）来再次发起读取IO，读取内核中准备好的数据。
4. 可以看到，多个进程注册IO后，只有另一个select调用进程被阻塞。

IO多路复用实际上是通过select/epoll等函数轮询多个socket，当用户进程调用了select函数，整个用户进程就会被阻塞，直到收到数据准备就绪的返回

后续的操作和非阻塞IO是类似的，由于在recvfrom系统调用之前，需要的数据就已经准备就绪了，所以第一个阶段是非阻塞的；第二个阶段同样还是阻塞的

所以IO多路复用整个过程中，用户进程都是阻塞的~
简单理解：就是对于（应用层）来看，进程/线程还是阻塞的。只是对应内核来说阻塞的线程只有复用器 select

1、典型应用：select、poll、epoll三种方案，nginx都可以选择使用这个方案;
2、特点：

• 专一进程解决多个进程IO的阻塞问题，性能好；Reactor模式;
• 实现、开发应用难度较大；
• 适用高并发服务应用开发：一个进程（线程）响应多个请求；

异步IO

异步IO实际上是用户进程发起read操作之后，就会立刻收到一个返回，所以用户进程就可以去完成其他的工作，而不需要阻塞；直到数据准备就绪并且完成了从内核空间向用户空间拷贝的工作，这时用户进程会收到一个通知，告诉他read操作已完成

整个过程中用户进程不会被阻塞

总结

所以实际上阻塞IO和非阻塞IO都是同步IO，用到了特殊的异步函数才是异步IO