什么是IO？ 什么是同步/异步IO？ 什么是阻塞/非阻塞IO？ 什么是IO多路复用？ select/epoll跟IO模型有什么关系？ 有几种经典的IO模型呢？ BIO、NIO、AIO有什么区别呢？

操作系统的一次IO过程

应用程序发起的一次IO操作包含两个阶段：

• IO调用：应用程序进程向操作系统内核发起调用。
• IO执行：操作系统内核完成IO操作。

操作系统内核完成IO操作还包括两个过程：

• 准备数据阶段：内核等待I/O设备准备好数据
• 拷贝数据阶段：将数据从内核缓冲区拷贝到用户进程缓冲区

一个完整的IO过程包括以下几个步骤：

• 应用程序进程向操作系统发起IO调用请求
• 操作系统准备数据，把IO外部设备的数据，加载到内核缓冲区
• 操作系统拷贝数据，即将内核缓冲区的数据，拷贝到用户进程缓冲区

阻塞IO

如果内核数据还没准备好的话，那么应用程序就一直阻塞等待，等待数据从内核拷贝到用户空间，才返回成功。

缺点：如果内核数据没准备好，用户进程将一直阻塞住，浪费性能。

非阻塞IO模型NIO

如果内核数据没有准备好，先返回错误信息给用户进程，让它通过轮训的方式来询问。

缺点：依然存在问题，需要不断的来轮训，同样消耗大量的CPU。可以使用IO复用模型，去解决这个问题。

IO多路复用模型

等到内核数据准备好了，主动通知应用进程再去进行系统调用。 系统提供了一些列的函数（select,poll,epoll）,可以同时监控多个fd（文件描述）操作，任何一个返回内核数据就绪，应用进程再发起系统调用。

IO多路复用之select

应用进程通过调用select函数，可以同时监控多个fd，在select函数监控的fd中，只要有任何一个数据状态准备就绪了，select函数就会返回可读状态，这时应用进程再发起recvfrom请求去读取数据。

特点：只需要一次询问即可，大大优化了性能。 缺点： 1 监听的IO的最大连接数有限，linux一般是1024个。 2 select函数返回后，是通过遍历fdset，找到就绪的描述符fd。

poll解决了连接数限制问题，但是其他问题依然存在，客户端连接增加，效率也会线性下降。 因此，经典的多路复用模型epoll出现。

IO模型之信号驱动模型

信号驱动IO不再用主动询问的方式去确认数据是否就绪，而是向内核发送一个信号（调用sigaction的时候建立一个SIGIO的信号），然后应用用户进程可以去做别的事，不用阻塞。当内核数据准备好后，再通过SIGIO信号通知应用进程，数据准备好后的可读状态。应用用户进程收到信号之后，立即调用recvfrom，去读取数据。

异步IO AIO

BIO，NIO，信号驱动，都有一个缺点，等数据准备好后，从内核空间拷贝到用户空间的时候，用户进程是阻塞的。