一、介绍IO模型
1. 模型是什么
在计算机中，I/O（Input/Output）操作是指数据传输到或从计算机中的外部设备（如硬盘、键盘、鼠标、打印机等）的过程。I/O 操作是计算机系统中非常重要的一部分，因为它们是与外部世界交互的主要方式
2. 为什么会有IO模型
IO模型主要是为了提高计算机系统的性能和效率而存在的。在计算机系统中，I/O操作通常是非常耗时的，这会对应用程序的性能产生负面影响。因此，计算机系统需要一种有效的方式来管理I/O操作，以尽可能地减少对系统性能的影响。
3. IO模型用在哪里
I/O模型广泛应用于计算机系统的各个方面，包括网络编程、文件操作和数据库管理等。
- 在网络编程中，I/O模型被用来管理网络通信，例如TCP和UDP通信。不同的I/O模型适用于不同类型的网络应用，例如Web服务器、即时通信应用和游戏等。例如，异步I/O模型适用于高吞吐量和低延迟的网络应用，而I/O多路复用模型适用于需要同时处理多个客户端连接的网络应用。
- 在文件操作中，I/O模型被用来管理文件读写操作，例如在数据库管理系统中，I/O模型被用来管理磁盘I/O操作。不同的I/O模型适用于不同类型的文件操作，例如顺序读取、随机读取和批量写入等。
总之，I/O模型在计算机系统中的应用非常广泛，可以帮助提高系统的性能和效率，并为各种应用程序提供最佳的性能和响应时间。
4. IO模型怎么用
使用不同的I/O模型，需要根据具体的应用场景和需求来选择合适的模型。以下是一些常见的I/O模型的使用方法：
- 阻塞I/O模型（Blocking I/O Model）：在阻塞I/O模型中，当应用程序发起I/O请求时，它会一直等待I/O操作完成并返回结果，这个过程是阻塞的。这种模型适用于对响应时间要求不高的应用，例如批处理应用或简单的命令行工具。
- 非阻塞I/O模型（Non-blocking I/O Model）：在非阻塞I/O模型中，应用程序发起I/O请求后，它不会等待I/O操作完成，而是继续执行其他操作，随后轮询I/O操作是否完成，这个过程是非阻塞的。这种模型适用于对响应时间要求较高的应用，例如多线程服务器应用。
- I/O多路复用模型（I/O Multiplexing Model）：在I/O多路复用模型中，应用程序通过一个系统调用来同时监视多个I/O操作的状态，等待任何一个I/O操作完成后返回。这种模型适用于需要同时处理多个I/O操作的应用，例如Web服务器和流媒体应用。
- 信号驱动I/O模型（Signal-driven I/O Model）：在信号驱动I/O模型中，应用程序将I/O操作请求发送给操作系统，并同时指定一个信号处理函数。当I/O操作完成后，操作系统会向应用程序发送一个信号，应用程序通过信号处理函数获取I/O操作的结果。这种模型适用于需要实现异步I/O操作的应用。
- 异步I/O模型（Asynchronous I/O Model）：在异步I/O模型中，应用程序发起I/O请求后，不需要等待I/O操作完成，而是继续执行其他操作。当I/O操作完成后，操作系统会向应用程序发送一个通知，应用程序通过回调函数来处理I/O操作的结果。这种模型适用于需要实现高吞吐量和低延迟的应用。
- 在具体实现上，不同的I/O模型对应不同的API和系统调用。例如，在Linux系统中，阻塞I/O模型对应的系统调用是read()和write()，非阻塞I/O模型对应的系统调用是fcntl()和ioctl()，I/O多路复用模型对应的系统调用是select()和poll()，异步I/O模型对应的系统调用是aio_read()和aio_write()等。
5. 什么时候会用到IO模型
I/O模型主要用于解决应用程序在处理I/O操作时可能遇到的阻塞问题。通常，在以下情况下，我们会使用I/O模型来处理I/O操作
- 当应用程序需要处理大量的I/O操作时，为了提高I/O操作的效率和吞吐量，需要使用适当的I/O模型。
- 当应用程序需要同时处理多个I/O操作时，为了避免使用多线程或多进程等方式导致系统开销过大，需要使用适当的I/O模型。
- 当应用程序需要在I/O操作完成前继续执行其他操作时，为了实现异步I/O操作，需要使用适当的I/O模型。
- 当应用程序需要对I/O操作的结果进行实时处理或监控时，为了提高系统的响应时间，需要使用适当的I/O模型。
二、IO模型有哪些？
2.1 阻塞IO
顾名思义，阻塞IO就是两个阶段都必须阻塞等待：
2.2 非阻塞IO
非阻塞IO的recvfrom 操作会立刻返回结果，而不是阻塞用户进程
2.3 IO多路复用（事件通知机制）
IO多路复用是利用单个线程来同时监听多个FD，并在某个FD可读、可写时得到通知，从而避免无效的等待，充分利用CPU资源 。 FD是什么？
2.4 信号驱动IO
信号驱动IO是与内核建立SIGIO得信号 关联并设置回调，当讷河有FD就绪时，就会发出SIGIO信号通知用户进程，期间用户进程可以执行其他业务，无需阻塞等待。
2.5 异步IO
异步IO的整个过程都是非阻塞的，用户进程调用完异步API后就可以去做其他事情，内核等待数据就绪并拷贝到用户空间后才会递交信号，通知用户进程
