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1 BIO(同步阻塞I/O)
用户需要等待read将socket中的数据读取到buffer后，才继续处理接收的数据。整个IO请求的过程中，用户线程是被阻塞的，这导致用户在发起IO请求时，不能做任何事情，对CPU的资源利用率不够。
特点： I/O执行的两个阶段进程都是阻塞的。
优点
- 能够及时的返回数据，无延迟
- 程序简单，进程挂起基本不会消耗CPU时间
缺点
- I/O等待对性能影响较大
- 每个连接需要独立的一个进程/线程处理，当并发请求量较大时为了维护程序，内存、线程和CPU上下文切换开销较大，因此较少在开发环境中使用
2 NIO(同步非阻塞I/O)
用户需要不断地调用read，尝试读取socket中的数据，直到读取成功后，才继续处理接收的数据。整个IO请求过程中，虽然用户线程每次发起IO请求后可以立即返回，但为了等到数据，仍需要不断地轮询、重复请求，消耗了大量的CPU的资源。
特点： non-blocking I/O模式需要不断的主动询问kernel数据是否已准备好。
优点
- 进程在等待当前任务完成时，可以同时执行其他任务进程不会被阻塞在内核等待数据过程，每次发起的I/O请求会立即返回，具有较好的实时性
缺点
- 不断轮询将占用大量CPU时间，系统资源利用率大打折扣，影响性能，整体数据吞吐量下降
- 该模型不适用web服务器
3 IO多路复用(异步阻塞I/O)
通过Reactor的方式，可以将用户线程轮询IO操作状态的工作统一交给handle_events事件循环进行处理。用户线程注册事件处理器之后可以继续执行做其他的工作（异步），而Reactor线程负责调用内核的select函数检查socket状态。当有socket被激活时，则通知相应的用户线程（或执行用户线程的回调函数），执行handle_event进行数据读取、处理的工作。
特点： 通过一种机制能同时等待多个文件描述符，而这些文件描述符（套接字描述符）其中的任意一个变为可读就绪状态，select()/poll()函数就会返回。
优点
- 可以基于一个阻塞对象，同时在多个描述符上可读就绪，而不是使用多个线程（每个描述符一个线程），即能处理更多的连接
- 可以节省更多的系统资源
缺点：
- 如果处理的连接数不是很多的话，使用select/poll的web server不一定比使用multi-threading + blocking I/O的web server性能更好
- 可能延迟还更大，因为处理一个连接数需要发起两次system call
4 AIO(异步非阻塞I/O)
AIO(异步非阻塞IO,即NIO.2)。异步IO模型中，用户线程直接使用内核提供的异步IO API发起read请求，且发起后立即返回，继续执行用户线程代码。不过此时用户线程已经将调用的AsynchronousOperation和CompletionHandler注册到内核，然后操作系统开启独立的内核线程去处理IO操作。当read请求的数据到达时，由内核负责读取socket中的数据，并写入用户指定的缓冲区中。最后内核将read的数据和用户线程注册的CompletionHandler分发给内部Proactor，Proactor将IO完成的信息通知给用户线程（一般通过调用用户线程注册的完成事件处理函数），完成异步IO。
特点： 第一阶段和第二阶段都是有内核完成。
优点
- 能充分利用DMA的特性，将I/O操作与计算重叠，提高性能、资源利用率与并发能力
缺点
- 在程序的实现上比较困难
- 要实现真正的异步 I/O，操作系统需要做大量的工作。目前 Windows 下通过 IOCP 实现了真正的异步 I/O。而在 Linux 系统下，Linux 2.6才引入，目前 AIO 并不完善，因此在 Linux 下实现高并发网络编程时都是以 复用式I/O模型为主
5 信号驱动式I/O
信号驱动式I/O是指进程预先告知内核，使得某个文件描述符上发生了变化时，内核使用信号通知该进程。在信号驱动式I/O模型，进程使用socket进行信号驱动I/O，并建立一个SIGIO信号处理函数，当进程通过该信号处理函数向内核发起I/O调用时，内核并没有准备好数据报，而是返回一个信号给进程，此时进程可以继续发起其他I/O调用。也就是说，在第一阶段内核准备数据的过程中，进程并不会被阻塞，会继续执行。当数据报准备好之后，内核会递交SIGIO信号，通知用户空间的信号处理程序，数据已准备好；此时进程会发起recvfrom的系统调用，这一个阶段与阻塞式I/O无异。也就是说，在第二阶段内核复制数据到用户空间的过程中，进程同样是被阻塞的。
信号驱动式I/O的整个过程图如下：
第一阶段（非阻塞）：
- ①：进程使用socket进行信号驱动I/O，建立SIGIO信号处理函数，向内核发起系统调用，内核在未准备好数据报的情况下返回一个信号给进程，此时进程可以继续做其他事情
- ②：内核将磁盘中的数据加载至内核缓冲区完成后，会递交SIGIO信号给用户空间的信号处理程序
第二阶段（阻塞）：
- ③：进程在收到SIGIO信号程序之后，进程向内核发起系统调用（recvfrom）
- ④：内核再将内核缓冲区中的数据复制到用户空间中的进程缓冲区中（真正执行IO过程的阶段），直到数据复制完成
- ⑤：内核返回成功数据处理完成的指令给进程；进程在收到指令后再对数据包进程处理；处理完成后，此时的进程解除不可中断睡眠态，执行下一个I/O操作
特点： 借助socket进行信号驱动I/O并建立SIGIO信号处理函数
优点
- 线程并没有在第一阶段（数据等待）时被阻塞，提高了资源利用率；
缺点
- 在程序的实现上比较困难
- 信号 I/O 在大量 IO 操作时可能会因为信号队列溢出导致没法通知。信号驱动 I/O 尽管对于处理 UDP 套接字来说有用，即这种信号通知意味着到达一个数据报，或者返回一个异步错误。但是，对于 TCP 而言，信号驱动的 I/O 方式近乎无用，因为导致这种通知的条件为数众多，每一个来进行判别会消耗很大资源，与前几种方式相比优势尽失
信号通知机制
- 水平触发： 指数据报到内核缓冲区准备好之后，内核通知进程后，进程因繁忙未发起recvfrom系统调用；内核会再次发送通知信号，循环往复，直到进程来请求recvfrom系统调用。很明显，这种方式会频繁消耗过多的系统资源
- 边缘触发： 内核只会发送一次通知信号
