对简单操作模型的理解
堵塞与非堵塞
堵塞(blocking):
调用者(caller)必须等待操作完成才能返回。操作完成可能是异常、失败、返回空数据、返回不完整数据等。
非堵塞(non-blocking):
被调用者(call)立即返回，不会因为数据未到而等待。一般是指内核等待数据到达。
无论是堵塞或者非堵塞，都可能返回空的数据，都需要数据从内核缓存区到用户缓存区的拷贝时间。堵塞操作可能因为信号、异常而失败，也可能因为对方关闭连接返回空的数据。非堵塞操作会直接返回空的数据或者已经存在的(部分)数据，不会等待要求的数据全部到达内核后才返回。
同步与异步
同步模型(synchronous)
同步模型是指操作顺序执行，前续操作和后续操作顺序执行，后续操作发生时前序逻辑已经完成。
异步模型(asynchronous)
异步模型是指操作顺序非顺序执行，后续操作执行时前序操作还未完成，前序操作可能在后台处理，可能挂起。
同步与异步的主要区别是，在后续操作开始时前续操作是否真正完成，或者说在后续操作和前续操作之间是否能够执行其他的操作。
对简单模型的类比
生活中我们会在医院取药，利用该场景做一个类比。药单是操作的对象，类比fd；药是数据，类比data；取药是操作，类比recv；取药系统、药剂师（护士）等类比操作系统。
堵塞模型
你拿着药单去药剂室取药5盒，把药单交给药剂师发起取药的操作，药剂师并不立刻回应你。你在窗口一直等(堵塞），药剂师拿到药单发现手头没有对应的药，于是自己或者让护士去库房取，等在库房取回后交给你，此次取药堵塞操作完成。但是你发现药剂师只给了你三盒，于是你又重复取药2盒的操作，这个时候药剂师拿到药单发现手头就有2盒，于是立马给你，此次堵塞操作也完成。或者药剂师拿到药单之后，突然出现意外你被赶跑了，此次堵塞取药操也完成，虽然你没有拿到药，但是被告知出意外了，你自己看着办吧。
非堵塞模型
你又来取药，把药单交给药剂师发起取药操作，药剂师拿到药单发现手头没有对应的药，立马（非堵塞)告诉你没有药了，此次非堵塞取药操作完成。或者，药剂师手头正好有3盒立即给了你，此次非堵塞操作也完成。
可见，堵塞和非堵塞的重要区别是药剂师手头没有药时，他会让护士去取等回来再给你，还是立马告诉你没有。
同步模型
你再次来取药，无论是那种方式，你必须在取到药之间不能做其他任何的操作，即使你被堵塞在窗口等待药剂师去库房取药的时候。
异步模型
你最后一次取药，在把药单给药剂师之后和药拿到手之间，你可以干点别的事情，玩玩手机、听听音乐或者去其他窗口取别的药。
可见，同步与异步的区别在于你发起取药的操作和药到手之间，能不能干其他的事情。
同步堵塞
你在取药的过程中执行堵塞操作，直到药到手为止。
同步非堵塞
同步非堵塞几乎没什么用，你把药单给药剂师，但是药剂师手头没有药立马告诉你，你需要再次发起取药操作直到拿到药。这个就是轮询模式，还不如同步堵塞，因为浪费了药剂师（系统）不断回应你的时间。
异步堵塞
现实中几乎没用的模型，因为你总是等待取药，在这期间不能干别的，因为只有1个你。但是在计算机的世界中你会分身术(线程)，你的分身可以去做别的事情。
异步非堵塞
异步非阻塞模型通常是（框架给）用户使用的模型，你去取药，把药单交给药剂师，然后不等待结果自己就走了，待药从库房拿到后药剂师再想法设法给你。
异步的几种接口
药剂师的想方设法就是不同的表现形式，异步接口：
事件通知
医院很先进，你把药单给药剂师后，自己去干别的，等广播你的名字后，你再去取药。这个是事件通知。
回调
医院护士很多，你把药单给药剂师并且把自己喝多少药之类的也一并交代。等药取到后，药剂师派个小护士直接把药给你灌下去。这个是回调，需要先定义后续操作逻辑（喝药），再注册（在取药的时候告诉药剂师）。
占位符
你把药单给药剂师，药剂师给你的是药盒子，你以为拿到了真实的药，然后去进行打热水、打开盒子、拿药的一些列操作，等你真正喝药的时候，药会被药剂师偷偷摸摸的放入盒子里，这需要特殊的药盒子。
状态
类似事件通知，但不是直接通知你，而是有个大屏幕。当药剂师从库房拿到药时会在大屏幕打出你的名字，于是你再次跑到窗口拿到药。
如果你同时需要取药、打针两件事请，你分别在医药窗口和注射窗口提交了单据。当轮到你的时候，大屏幕只出现你的名字，你不得已只好挨个问哪个窗口准备好了（select）。
但是另外一个医院很先进，不仅打出你的名字还打出窗口号，于是你直接去已经准备好的窗口即可（epoll）。
Unix下的几种IO模型
说完简单的类比回到Unix平台。在Unix(linux)平台下有五种I/O模型：
- 堵塞I/O模型(blocking I/O)
- 非堵塞I/O模型(un-blocking I/O)
- I/O多路复用模型(select, poll, epoll)
- 信号驱动I/O模型(SIGIO)
- 异步I/O模型(posix aio_functions)
I/O操作一般分为两个阶段：
- 等待数据达到内核缓存区
- 将数据从内核拷贝到用户进程
我们用recvfrom定义操作，并且将数据分为在内核缓冲区和用户进程缓冲区。
堵塞I/O模型
堵塞I/O模型中，先在内核中等待数据到来，再等待数据从内核拷贝到用户进程，两个阶段都被堵塞。下图是简单的一问一答堵塞型的服务器。
非堵塞I/O模型
非堵塞I/O模型中操作recvfrom立即返回，为了得到完整数据需要不断的发起操作，这个就是轮询。recvfrom实际上有两个作用，第一询问数据是否到来，第二得到数据。
I/O多路复用
I/O多路复用是同步还是异步比较模糊。像上面那样轮询一个fd效率比较底下，多路复用一次可以询问多个fd的数据是否到来。于是，将recvfrom的两个作用拆分成2个函数ask和read，ask堵塞（非堵塞没有意义）的一次询问多个fd，任何一个fd的数据到达就返回，然后再发起非堵塞read操作。如果ask的返回不能确定哪个fd的数据准备好了，就是select模型；如果同时返回确定的已准备好数据的fd，就是epoll模型。
站在处理所有fd的角度，多路复用I/O依然是同步堵塞模型；但是站在每个fd的角度（每个IO操作的角度），处理单个fd的整个I/O操作时也处理了其他fd的I/O操作，因此是异步；而且每个fd都需要等待数据从内核拷贝到用户缓冲区，因此也是堵塞操作。所以一般认为I/O多路复用是异步堵塞模型。（通过把这种模型新起个个名字可以看出确实比较难以用堵塞/非堵塞、同步/异步来定义）
异步I/O
该异步I/O完全符合异步的要求，在调用时立即返回并且在数据到达后通过信号来通知进程。Unix类系统最常见的异步是回调，通过注册回调由内核在事件发生时调用，例如信号。在这里等于是把事件（数据到达）通过信号的方式通知用户让用户去处理了。需要注意异步I/O没有堵塞，发起操作后立即返回，当信号到来时数据已经被拷贝到用户缓冲区中了。
完整的I/O模型定义
- A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operation completes;
An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked;
异步同步通过在一完整的I/O操作时是不是有其他I/O操作来判断。无论是等待数据到达内核，还是等待数据从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区都是堵塞模型。
几种不同I/O模型的异同
简单总结：
- 异步非堵塞I/O模型，内核帮用户完成了整个数据的传送。
- 堵塞I/O模型，用户需要至少等待一个阶段的I/O传送。
- 异步模型，用户在完成一次I/O操作期间，可以进行其他的I/O操作。
(完)