一嗡害、概念理解
linux中IO的類型分為四類：同步（sync）和異步（async）,阻塞（block）和非阻塞（unblock）
同步：發(fā)出一個功能調(diào)用時释移，在沒有得到結果前會一直等待瞄摊，直到返回結果逮走。
異步：當異步過程調(diào)用發(fā)出后或悲，調(diào)用者不能立刻得到結果风喇。在完成后，通過通知機制或回調(diào)函數(shù)來通知調(diào)用者
阻塞：調(diào)用結果返回前樊破，當前線程會被掛起（線程進入非可執(zhí)行狀態(tài)愉棱，在這個狀態(tài)下，CPU不會給線程分配時間片哲戚，即線程暫停運行）羽氮。函數(shù)只有在得到結果后才返回
注意：同步和阻塞是不同的，對同步調(diào)用惫恼，線程是激活的档押，當調(diào)用者等待的時候，線程還可以處理其它請求，而阻塞線程是會掛起的令宿，是不會處理其它請求的叼耙。
非阻塞：在結果返回前，函數(shù)不會阻塞當前線程粒没，而會立刻返回
同步IO和異步IP的區(qū)別在于：數(shù)據(jù)拷貝的時候進程是否阻塞筛婉。
阻塞IO和非阻塞IO的區(qū)別在于：應用程序的調(diào)用是否立即返回
二、linux下的五種I/O模型
1癞松、阻塞I/O (blocking I/O)
2爽撒、非阻塞I/O (nonblocking I/O)
3、I/O 復用 (I/O multiplexing)
4响蓉、信號驅(qū)動I/O (signal driven I/O (SIGIO))
5硕勿、異步I/O (asynchronous I/O)
前四種都是同步，只有最后一種才是異步IO
阻塞IO模型：
進程會一直阻塞枫甲，直到數(shù)據(jù)拷貝完成
應用程序調(diào)用一個IO函數(shù)源武，導致應用程序阻塞，等待數(shù)據(jù)準備好想幻。數(shù)據(jù)準備好后粱栖，從內(nèi)核拷貝到用戶空間，IO函數(shù)返回成功指示脏毯。阻塞IO模型圖如下所示：
非阻塞IO模型
通過進程反復調(diào)用IO函數(shù)闹究，在數(shù)據(jù)拷貝過程中，進程是阻塞的食店。模型圖如下所示
IO復用模型
主要是select和epoll渣淤，對一個IO端口，兩次調(diào)用叛买，兩次返回，關鍵能實現(xiàn)同時對多個IO端口進行監(jiān)聽蹋订。模型如下所示
信號驅(qū)動IO
兩次調(diào)用率挣，再次返回
首先我們允許套接口進行信號驅(qū)動IO，并安裝一個信號處理函數(shù)露戒，進程繼續(xù)運行并不阻塞椒功。當數(shù)據(jù)準備好時，進程會收到一個SIGIO信號智什，可以在信號處理函數(shù)中調(diào)用IO函數(shù)處理數(shù)據(jù)动漾，模型如下所示
異步IO模型
數(shù)據(jù)拷貝時進程無阻塞，模型如下所示
5個IO模型的比較
如果這種模型難以理解荠锭，筆者利用去飯館吃面做解釋旱眯，有不符合的地方請諒解：
blocking IO:去飯館點過面后，一直要在飯館等待面做好
nonblocking IO:去飯館點過面后，可以出去删豺，但不知道什么時間面才好共虑，要過1分鐘來看下，處于忙等待呀页，其它什么事也做不了妈拌。
multiplexing IO:這里相當于飯館加了一個服務員，去飯館點面不用知會老板蓬蝶，而是知會服務員尘分，知會后在店里等待服務員通知面做好，在等待這段時間內(nèi)丸氛，服務員也可以招待其它人員培愁。服務員通知面做好了，自己把面端過來
signal-driven IO:在飯館點過面后雪位，可以出去竭钝，等面做好了，老板會打電話通知雹洗，但是面還是要自己端過來
asynchronous IO:去飯館點過面后香罐，可以出去，出去前指定自己坐哪個位置时肿，等面做好了庇茫，老板會把面端到你指定的位置，再打電話通知你
三螃成、select旦签、poll、epoll簡介
epoll是linux所特有寸宏，而select是POSIX所規(guī)定宁炫，一般操作系統(tǒng)均有實現(xiàn)。
select：查找
select本質(zhì)是通過設置或檢查存放fd標志位的數(shù)據(jù)結構來進行下一步處理氮凝。缺點是：
1羔巢、單個進程可監(jiān)視的fd數(shù)量被限制，即能監(jiān)聽端口的大小有限罩阵。
一般來說和系統(tǒng)內(nèi)存有關竿秆，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位默認是1024個稿壁，64位默認為2048個
2幽钢、對socket進行掃描時是線性掃描，即采用輪詢方法傅是，效率低匪燕。
當套接字比較多的時候蕾羊，每次select()都要遍歷FD_SETSIZE個socket來完成調(diào)度，不管socket是否活躍都遍歷一遍谎懦。會浪費很多CPU時間肚豺。如果能給套接字注冊某個回調(diào)函數(shù)，當他們活躍時界拦，自動完成相關操作吸申，就避免了輪詢，這正是epoll與kqueue做的
3享甸、需要維護一個用來存放大量fd的數(shù)據(jù)結構截碴，會使得用戶空間和內(nèi)核空間在傳遞該結構時復制開銷大
poll：
poll本質(zhì)和select相同，將用戶傳入的數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)核空間蛉威，然后查詢每個fd對應的設備狀態(tài)日丹，如果設備就緒則在設備等待隊列中加入一項并繼續(xù)遍歷，如果遍歷所有fd后沒有發(fā)現(xiàn)就緒設備蚯嫌，則掛起當前進程哲虾，直到設備就緒或主動超時，被喚醒后又要再次遍歷fd
它沒有最大連接數(shù)的限制择示，原因是它是基于鏈表來存儲的束凑，但缺點是：
1、大量的fd的數(shù)組被整體復制到用戶態(tài)和內(nèi)核空間之間栅盲，不管有無意義汪诉。
2、poll還有一個特點“水平觸發(fā)”谈秫，如果報告了fd后扒寄，沒有被處理，那么下次poll時再次報告該ffd拟烫。
epoll：
epoll支持水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)该编，最大特點在于邊緣觸發(fā)，只告訴哪些fd剛剛變?yōu)榫途w態(tài)硕淑，并且只通知一次课竣。還有一特點是，epoll使用“事件”的就緒通知方式喜颁，通過epoll_ctl注冊fd稠氮，一量該fd就緒曹阔，內(nèi)核就會采用類似callback的回調(diào)機制來激活該fd半开，epoll_wait便可以收到通知。
epoll的優(yōu)點：
1赃份、沒有最大并發(fā)連接的限制
2寂拆、效率提升奢米，只有活躍可用的FD才會調(diào)用callback函數(shù)
3、內(nèi)存拷貝纠永，利用mmap()文件映射內(nèi)存加速與內(nèi)核空間的消息傳遞鬓长。
select、poll尝江、epoll區(qū)別總結：
1涉波、支持一個進程打開連接數(shù)
select：32位機器1024個，64位2048個
poll：無限制炭序，原因基于鏈表存儲
epoll：有上限啤覆，但很大，2G內(nèi)存20W左右
2惭聂、IO效率
select：IO效率低
poll：IO效率低
epoll：只有活躍的socket才調(diào)用callback窗声，IO效率高。
3辜纲、消息傳遞方式
select：內(nèi)核需要將消息傳遞到用戶空間笨觅，都需要內(nèi)核拷貝動作
poll：同上
epoll：通過內(nèi)核與用戶空間共享一塊內(nèi)存來實現(xiàn)。
本文系轉(zhuǎn)載文章耕腾，感謝原作者的辛勤付出见剩！
來源：http://linuxkingdom.blog.51cto.com/6334977/1654813
