前言
在談到IO模型之前，我們先來了解下Liunx裏面的幾個概念：
User space（用戶空間）和 Kernel space（內核空間）。Linux裏面這麼設計的目的主要是爲了安全，即使用戶空間崩潰了，內核也不受影響。所以在Linux世界，進程不能直接訪問硬件設備，當進程需要訪問硬件設備(比如讀取磁盤文件，接收網絡數據等等)時，必須由用戶態模式切換至內核態模式，通過系統調用訪問硬件設備。
此外還要理解阻塞，非阻塞，同步，異步這幾個概念，這裏不再詳細介紹，我之前的文章中非常詳細的介紹過。
說下目前Liunx的5種IO模型：
blocking IO - 阻塞IO
nonblocking IO - 非阻塞IO
IO multiplexing - IO多路複用
signal-driven IO - 信號驅動式IO（異步阻塞）
asynchronous IO - 異步IO
其中前面三種都可以歸納爲同步IO，最後一種爲異步IO,在linux裏面一次io操作會涉及兩個系統對象：用戶進程，內核空間。其中用戶進程發起io的讀寫操作後，數據會先被拷貝到操作系統內核的緩衝區中，然後纔會從操作系統內核的緩衝區拷貝到應用程序的地址空間。所以說當一個read操作發生後，它會經歷兩個階段：
第一階段：等待數據準備 (Waiting for the data to be ready)。. 第二階段：將數據從內核拷貝到進程中 (Copying the data from the kernel to the process)。
對於socket流而言:
第一步：通常涉及等待網絡上的數據分組到達，然後被複制到內核的某個緩衝區. 第二步：把數據從內核緩衝區複製到應用進程緩衝區。
同步阻塞IO
同步阻塞 IO 模型是最常用的一個模型，也是最簡單的模型。在linux中，默認情況下所有的socket都是blocking。它符合人們最常見的思考邏輯。
在這個IO模型中，用戶空間的應用程序執行一個系統調用（recvform），這會導致應用程序阻塞，什麼也不幹，直到數據準備好，並且將數據從內核複製到用戶進程，最後進程再處理數據，在等待數據到處理數據的兩個階段，整個進程都被阻塞。不能處理別的網絡IO。直到kernel返回結果，用戶進程才解除block的狀態，重新運行起來。
可以看出來，這兩個階段都block住了。
同步非阻塞IO
在這種模式下，用戶進程發出請求後，並不會阻塞，內核會裏面返回一個error狀態，然後用戶進程需要輪詢不斷的check狀態，在輪詢期間可以乾點別的事，最終直到內核把數據準備好了，然後通知用戶進程，把數據從內核空間拷貝到用戶所在的進程進行處理。
IO多路複用 multiplexing
IO多路複用，指的是由轉門的一個進程負責輪詢檢查IO操作的狀態，而不用每個用戶進程都得自己負責輪詢，這樣就大大節省了線程資源。那麼這就是所謂的 “IO 多路複用”。UNIX/Linux 下的 select、poll、epoll 就是幹這個的（epoll 比 poll、select 效率高，做的事情是一樣的）
。它的基本原理就是select，poll，epoll這個function會不斷的輪詢所負責的所有socket，當某個socket有數據到達了，就通知用戶進程。
當用戶進程調用了select，那麼整個進程會被block，而同時，kernel會“監視”所有select負責的socket，當任何一個socket中的數據準備好了，select就會返回。這個時候用戶進程再調用read操作，將數據從kernel拷貝到用戶進程。 多路複用的特點是通過一種機制一個進程能同時等待IO文件描述符，內核監視這些文件描述符（套接字描述符），其中的任意一個進入讀就緒狀態，select， poll，epoll函數就可以返回
信號驅動IO
信號驅動式I/O：首先我們允許Socket進行信號驅動IO,並安裝一個信號處理函數，進程繼續運行並不阻塞。當數據準備好時，進程會收到一個SIGIO信號，可以在信號處理函數中調用I/O操作函數處理數據
異步非阻塞IO
相對於同步IO，異步IO不是順序執行。用戶進程進行aio_read系統調用之後，無論內核數據是否準備好，都會直接返回給用戶進程，然後用戶態進程可以去做別的事情。等到socket數據準備好了，內核直接複製數據給進程，然後從內核向進程發送通知。IO兩個階段，進程都是非阻塞的。
Linux提供了AIO庫函數實現異步，但是用的很少。目前有很多開源的異步IO庫，例如libevent、libev、libuv。異步過程如下圖所示：
總結
各個IO模型的比較圖如下：
通過上面的圖片，可以發現non-blocking IO和asynchronous IO的區別還是很明顯的。在non-blocking IO中，雖然進程大部分時間都不會被block，但是它仍然要求進程去主動的check，並且當數據準備完成以後，也需要進程主動的再次調用recvfrom來將數據拷貝到用戶內存。而asynchronous IO則完全不同。它就像是用戶進程將整個IO操作交給了他人（kernel）完成，然後他人做完後發信號通知。在此期間，用戶進程不需要去檢查IO操作的狀態，也不需要主動的去拷貝數據。