Unix系统中有五种IO 模型:
- BIO
- NIO
- 多路复用
- 信号驱动 IO
- AIO
IO 操作发生在用户程序空间和内核空间之间。用户程序发起 IO 请求后，操作系统内核态完成真正的数据读取，读取分为两个阶段，分别是等待数据阶段、复制数据阶段。
IO 模型有两个维度，同步/异步和阻塞/非阻塞
同步描述了应用程序与内核进行 IO 操作时的协作方式，着重体现了操作流程的顺序和对应用程序结果的等待。同步意味着，应用程序需要等待该操作完成、获取到操作结果之后，才能进行后面的操作。 那么在等待期间，应用程序是否可以执行其他任务呢？这就是阻塞和非阻塞。程序挂起、不允许执行其他任务就是阻塞，反之为非阻塞。
回到 IO 操作本身，我们定义了三个操作：
A: 应用程序发起读请求
B：等待数据
C：复制数据
我们从同步和阻塞两个维度去讨论：
- 应用程序发起读请求后挂起，不再处理其他任务（阻塞）；等待数据准备完成之后，应用线程复制数据。操作有严格的顺序，因此为同步。这就是同步阻塞模型。
- 应用程序发起读请求后不挂起，转而处理其他任务（非阻塞），每隔一段时间询问请求结果（轮询）；等待数据准备完成后，应用程序复制数据。这就是同步非阻塞模型。
- 应用程序发起读请求后不挂起，转而处理其他任务（非阻塞），且不再轮询结果。这时有一个线程，可以同时检测多个 IO 通道的状态，当任何一个通道有事件发生（可读、可写）时，通知应用程序复制数据。这就是多路复用模型。
- 应用程序发起读请求后不挂起，向内核注册一个信号处理函数，转而处理其他任务（非阻塞），且不再轮询结果；数据准备完成之后，内核向应用程序发送信号，应用程序复制数据。这就是信号驱动 IO。
- 应用程序发起读请求后不挂起，向内核注册一个信号处理函数，转而处理其他任务（非阻塞），且不再轮询结果。内核会在 I/O 操作全部完成（包括数据从外部设备传输到内核空间，再从内核空间复制到用户空间）后，通过回调函数等方式通知应用程序操作结果。从定义上看，应用程序发起读请求后，可以跳过等待数据和复制数据过程，直接进行其他操作，改变了操作的顺序，因此为异步。这就是异步IO 模型。
多路复用 IO 和信号 IO 对比：
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不同点：多路复用是通过其他线程实现的，而信号 IO 是通过内核信号实现的。
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相同点：两者都是同步模型；都避免了应用程序轮询状态，节省了 cpu 资源。
多路复用 IO 和 AIO 对比：
- 不同点：复制数据的处理方不同，AIO 是内核，多路复用 IO 是应用程序。
