本章重点
理解五种io模型的基本概念，重点是io的多路转接
掌握select模型，实现select版本的tcp服务器
掌握poll模型，实现poll版本的tcp服务器
掌握epoll模型，实现epoll版本的tcp服务器
理解epoll的LT模型和ET模式
理解select和epoll的优缺点对比
目录
- 阻塞和非阻塞
- 同步和异步
- 五种io模型
- 其他io模型
1. 阻塞和非阻塞
阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态
- 阻塞调用的是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起，调用线程只有在得到结果之后才会返回
- 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程
2. 同步和异步
（synchronous communication/ asynchronous communication）
同步和异步关注的是消息通信机制
- 所谓同步，就是在发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回，但是一旦调用返回，就得到返回值了，换句话说，就是由调用者主动等待这个调用的结果
- 异步则是相反，调用在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果，换句话说，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果，而是在调用发出后，被调用者通过状态，通知调用者，或者通知回调函数处理调用
另外，我们在多线程的时候，也提到同步和互斥，这里的是完全不相干的概念
- 进程/线程同步也是线程/进程之间直接的制约关系
- 是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待，传递信息所产生的制约关系，尤其是在访问临界资源的时候
同步要弄清是同步通信异步通信还是同步与互斥的同步
3. 五种IO模型
read和write的时候，本质是把数据从用户层拷贝给os，io的过程包括了等+拷贝，如果读写事件没就绪，就会一直阻塞住，所以，要进行拷贝，需要读写事件条件成立。高效的IO，单位时间内，io的过程中，等的比重越小，io效率越高
可以拿钓鱼作为例子
同步阻塞io：在内核数据准备好之前，系统调用一直等待，所有的套接字，默认都是阻塞方式
是最常见的io模型
以read为例：
进程发起read，进行recvfrom系统调用，同时进程进入阻塞（进程是自己选择阻塞与否），等待数据；内核开始准备数据（从磁盘拷贝到内核缓冲区），进程请求的数据并不是一下就能准备好；准备数据是需要时间的；内核将数据从内核缓冲区拷贝到了用户缓冲区，内核返回结果，进程解除阻塞。也就是说，内核准备数据和数据从内核拷贝到用户空间这两个过程都是阻塞的。
优点：能够及时返回数据，无延迟。调用代码逻辑简单。
缺点：等待浪费很长时间，影响程序性能。
同步非阻塞io：如果内核还未将数据准备好，系统调用仍然会直接返回，并且返回EWOULDBLOCK错误码
非阻塞io往往需要再用循环的方式反复尝试读写文件描述符，这个过程称为轮询，这对cpu来说是比较大的浪费，一般只有特定场景下使用
以read为例：
进程发起read，进行recvfrom系统调用，如果kernel中的数据还没有准备好，就立刻返回一个error；调用返回后进程可以进行其他操作，然后再次发起recvfrom系统调用，不断重复；(这个过程称为轮询polling)kernel中的数据准备好以后，再次收到recvfrom调用，就将数据拷贝到了用户内存，然后返回；需要注意，在数据从内核拷贝到用户内存的过程中，进程仍然是属于阻塞的状态。
优点：能在IO操作的过程中处理其他事物。
缺点：任务完成的响应延迟增大了，因为每过一段时间才去轮询一次read操作，而任务可能在两次轮询之间的任意时间完成。这会导致整体数据吞吐量的降低。
信号驱动io：内核将数据准备好的时候，使用SIGIO信号通知应用程序io操作
先定义io就绪的信号处理方式，当收到通知，表示io就绪，发起io调用完成操作。一般用于udp，tcp该信号产生过于频繁
优点：效率更高，更加及时，充分利用资源（在没有收到io信号之前，可以进行其他任务处理，收到之后再进行io请求）
缺点：io复杂度高，需要正确处理信号操作。数据复制到缓冲区时，仍然会阻塞，性能有待提升
io多路转接：虽然从流程图上看和阻塞io类似，实际上最核心的在于能够同时等待多个文件描述符的就绪状态
常见的select，poll，epoll都是多路复用，本质上都是同步io，都需要再读写事件就绪后自己负责读写，这个过程是阻塞的
异步io：由内核在数据拷贝完成时，通知应用程序（而信号驱动是告诉应用程序何时开始拷贝数据）
事件驱动型io，用户发起io立即返回，可以处理其他任务，内核等待数据准备完成，然后拷贝到用户内存，当一切都完成后，会给用户进程发送信号，通知完成。两个阶段进程都是非阻塞的
优点：显著提高了系统的整体效率和响应速度，高度利用系统资源，尤其是在高并发的环境下，显著提升系统的吞吐量和性能
缺点：复杂度高，对底层系统依赖性强，需要底层支持
小结：
任何io过程中，都包含两个步骤，第一是等待，第二是拷贝，而且在实际的应用场景中，等待消耗的时间往往都高于拷贝的时间，让io更高效，核心的方法就是让等待的时间尽量少
上面所有可以看出阻塞和非阻塞io的区别是等的方式不同，但还是必须有这个过程。异步和同步看有没有参与io过程，信号驱动虽然没有等，但必须拷贝。异步不参与过程，最后只拿结果
4. 其他高级IO
非阻塞io，记录锁，系统V流机制，I/O多路转接（也叫多路复用），readv和wrotev函数以及存储映射IO（mmap），这些统称为高级IO
