再說一下IO發生時涉及的物件和步驟。對於一個network IO (這裡我們以read舉例)，它會涉及到兩個系統物件，一個是呼叫這個IO的process (or thread)，另一個就是系統核心(kernel)。當一個read操作發生時，該操作會經歷兩個階段：

#1）等待資料準備 (Waiting for the data to be ready)
#2）將資料從核心拷貝到程序中(Copying the data from the kernel to the process)

    記住這兩點很重要，因為這些IO模型的區別就是在兩個階段上各有不同的情況。

    補充：

#1、輸入操作：read、readv、recv、recvfrom、recvmsg共5個函式，如果會阻塞狀態，則會經理wait data和copy data兩個階段，如果設定為非阻塞則在wait 不到data時丟擲異常

#2、輸出操作：write、writev、send、sendto、sendmsg共5個函式，在傳送緩衝區滿了會阻塞在原地，如果設定為非阻塞，則會丟擲異常

#3、接收外來連結：accept，與輸入操作類似

#4、發起外出連結：connect，與輸出操作類似

二 阻塞IO(blocking IO)

過程：

當用戶呼叫了recvfrom這個系統呼叫時，kernal開始第一個階段，準備資料，在資料還未準備好時不會反悔任何東西，使用者會被阻塞在recvfrom，直到資料準備完畢並且從kernal中把資料拷貝到使用者記憶體後才不阻塞，在此之前使用者只能一直等待。

  幾乎所有的程式設計師第一次接觸到的網路程式設計都是從listen()、send()、recv() 等介面開始的，使用這些介面可以很方便的構建伺服器/客戶機的模型。然而大部分的socket介面都是阻塞型的。

    ps：所謂阻塞型介面是指系統呼叫（一般是IO介面）不返回呼叫結果並讓當前執行緒一直阻塞，只有當該系統呼叫獲得結果或者超時出錯時才返回。

三 非阻塞IO(non-blocking IO)

過程：

當用戶呼叫了recvfrom這個系統呼叫時，kernal開始第一個階段，準備資料，在資料還未準備好時，會返回一個error，不會阻塞使用者程序，此時使用者可以做其他事，每隔一段時間詢問資料是否準備好，當收到資料準備好後，則進入copydata階段，既把資料從kernal拷貝到使用者記憶體中，但是這個拷貝的過程使用者仍然是被阻塞的，如果遇到資料量大的情況，使用者會被長時間阻塞。

所以，在非阻塞式IO中，使用者程序其實是需要不斷的主動詢問kernel資料準備好了沒有。

缺點：1、會迴圈呼叫recvfrom，大幅增大cpu的佔用率

2、任務完成的響應延時增大，任務可能會夾在兩個輪詢之間，降低資料的吞吐量。

四 多路複用IO(IO multiplexing)

有些地方也稱這種IO方式為事件驅動IO(event driven IO)。我們都知道，select/epoll的好處就在於單個process就可以同時處理多個網路連線的IO。它的基本原理就是select/epoll這個function會不斷的輪詢所負責的所有socket，當某個socket有資料到達了，就通知使用者程序。它的流程如圖：

   當用戶程序呼叫了select，那麼整個程序會被block，而同時，kernel會“監視”所有select負責的socket，當任何一個socket中的資料準備好了，select就會返回。這個時候使用者程序再呼叫read操作，將資料從kernel拷貝到使用者程序。     這個圖和blocking IO的圖其實並沒有太大的不同，事實上還更差一些。因為這裡需要使用兩個系統呼叫(select和recvfrom)，而blocking IO只調用了一個系統呼叫(recvfrom)。但是，用select的優勢在於它可以同時處理多個connection。

    強調：

    1. 如果處理的連線數不是很高的話，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server效能更好，可能延遲還更大。select/epoll的優勢並不是對於單個連線能處理得更快，而是在於能處理更多的連線。

    2. 在多路複用模型中，對於每一個socket，一般都設定成為non-blocking，但是，如上圖所示，整個使用者的process其實是一直被block的。只不過process是被select這個函式block，而不是被socket IO給block。

    結論: select的優勢在於可以處理多個連線，不適用於單個連線  

五 非同步IO(Asynchronous I/O)

當用戶發起recvfrom指令後，直接做其他事，當資料準備好後，會自動把資料從kernal拷貝到使用者記憶體，之後再發一個完成的訊號，讀取完成。