說起linux程式設計來，甚至包括其他系統的程式設計，很大一部分都是處理io操作了（另乙個重要的部分是程序process）。特別是在linux系統上，由於一切都是檔案（fd）的思想，更是擴大了檔案io的範疇。比如磁碟上檔案的io，網路io，終端io，管道io等等。這些io操作的共同點在於都是對檔案描述符的操作，而且在最底層都可能是系統呼叫。當然如果我們考慮最多的兩類io，即檔案io和網路io，它們的區別也很大。
檔案io雖然也是系統呼叫，執行時會進入核心操作，但是往往速度是很快的，我們可以當成是乙個普通函式的呼叫。對檔案io的操作其實我們很容易理解，全部就涉及到開啟，讀，寫，關閉，定位到指定偏移量。對應的函式是open，read，write，close，lseek。值得注意的是這些操作都是系統呼叫，所以它們都是原子操作的，比如說write一段內容到某個檔案，我們不必擔心在此過程備中斷而另乙個任務去覆蓋write。但是這些操作的組合確不是原子的，比如先lseek到某個位置然後write一段內容，這兩個函式之間是有時間窗的，是有可能被中斷的。
檔案io在linux上是很底層的，所以linux又在上面做了一層封裝，提出了標準io的概念。標準io引入了流（file物件），這些讀寫檔案不再直接使用檔案描述符（fd）了，而用乙個file指標來操作檔案，這有個好處是file物件是自帶快取區的，可以不必多次的進行系統呼叫。在c語言裡，基本對檔案的操縱都是通過file物件在操作的，在c++裡更有檔案io的更高層封裝，比如說fstream。思想上都是使用了流的概念。
總體上說來，檔案io的複雜度是不高的，基本認為讀寫都可以成功，而且是同步的阻塞式的讀寫，遠遠沒有網路io的複雜度高。網路io我們這裡只討論tcp的操作，和檔案io類似，在應用層，對網路io也是通過乙個檔案描述符來操作的，函式也很類似，比如也有open，read，write，close，但沒有lseek，同時也多了一些操作函式，比如ioctl，fctnl等，由於得考慮雙工通道的單向關閉，又多了shutdown這樣的函式。說到底網路io和檔案io的最大區別在於它是個「低速」的系統，是有可能阻塞呼叫程序的。正是有了這個區別，才導致網路io異常的複雜，包括了同步，非同步，阻塞，非阻塞等模式。為了提高效率，核心又有了select和epoll這樣的系統呼叫來幫助我們。
網路程式設計的操作物件也是檔案描述符（fd），有一套稱之為socket函式的操作來圍繞這fd來處理網路io。比如要連線對方的程序，那麼必須本地先建立乙個
int fd = socket(af_inet,sock_stream,0);
還要去連線對端位址，對端的位址表示由ip+port來決定
sockaddr_in serv;
serv.sin_famiy = af_inet;
serv.sin_port = ????;
serv.sin_addr = ???;
connect(fd, (sockaddr*)&serv,sizeof(serv));
這裡都沒有處理錯誤。光這些就很複雜了。connect不成功的話，socket還要重新生成。connect也是會阻塞的，因為connect在tcp協議層是會先發syn包的，這期間是阻塞的（當然也可以設定成非阻塞模式，由epoll來監控），如果收到服務返回的ack+syn包，connect才會返回成功。如果不成功，協議層還會重試連線，這些都是應用層看不到的。所有這些都是因為網路是不可靠的，tcp是複雜的，所以網路io隨之也變得複雜起來。不像檔案io，可以像使用函式一樣來使用，而網路io必須處理失敗或者超時的情況。
目前來說主流的網路io都是用的io多路復用+非阻塞socket模式。注意，這也是同步的io，非同步的io必須是一些特殊的api，我們主流的方式都是同步方式。io多路復用就是select或epoll方式，更多的是epoll方式，我們在之前的文章有介紹過epoll（這裡不討論細節。epoll的思想是不是阻塞於某個socket的讀寫，而是阻塞於乙個新的系統呼叫，epoll_wait上，而這個系統呼叫的返回可以告訴我們有乙個或者多個fd可讀或可寫，注意，epoll可以wait的不僅僅是socket的fd了，各種fd都可以被它來監控。由於epoll的高效，於是one loop per thead這個程式設計概念備提出來了，就是在乙個執行緒上完成對成千上萬設定上幾十萬的fd的活動來監控。然後由一組處理執行緒來實現業務操作（比如技術，資料庫操作等）。這就是現代網路服務的基本模型，大同小異。
網路io的複雜性還在於資料是按流的方式來傳輸的，所以每次socket從核心提交給應用層的資料，你應用層不能立刻丟棄，因為可能不是你要的全部，你得儲存下來，等到若干次read後，可能才是乙個完整的包，所以一定要有應用層的buffer。這樣就不能像udp那樣單次無記憶的處理乙個請求來的容易。
網路io的複雜性還有一點是**於tcp協議的複雜性。比如三次握手，4次揮手，流量控制，no_delay設定，time_wait狀態（先發fin包惹來的麻煩），其他眾多的socket選項等，要全面理解可能才能寫出比較能把控的網路io程式來。
目前檔案io和網路io都是很成熟的技術了。通用高效的解決方案都有，我們自然也不必重新早輪子，找一些開源的專案就可以。但是我們若是理解了其中的原理和思想，對我們寫應用層也是很有幫助的。
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