在開始講網路io模式之前，我們先來熟悉一下幾個概念：
所以從較低3gb（0x00000000到0xbfffffff）稱之為使用者空間,較高1gb（0xc0000000到0xffffffff）稱之為核心空間。在我的《linux記憶體管理》文章有更加詳細的說明，可自行前往參考。
在linux中存在多執行緒的情況下，肯定需要程序的切換，也就是說需要掛起正在執行的程序，然後執行正在就緒狀態的程序。這種行為我們稱之為程序切換。程序切換有哪些變化呢？
首先需要儲存暫存器現場，儲存處理機上下文
更新pcb資訊
把程序的pcb加入到某些佇列中（例如就緒佇列）
選擇需要執行的程序，並且執行，然後更新其pcb
更新記憶體管理的結構
恢復處理機上下文
雖然從這六個步驟中，無法感覺，但是真的挺繁瑣的，非常消耗cpu資源。
檔案描述符（file descriptor）是電腦科學中的乙個術語，是乙個用於表述指向檔案的引用的抽象化概念。
檔案描述符在形式上是乙個非負整數。實際上，它是乙個索引值，指向核心為每乙個程序所維護的該程序開啟檔案的記錄表。
buffer io也就是標準io，是預設的io模式。在使用者態write或者read等io操作時，核心中資料是儲存在檔案系統的頁快取中。它有個缺點：許多多次拷貝的消耗，帶來cpu和記憶體的消耗。在本人之前的《linux直接io原理》中有詳細比較兩種io的優缺點。
先直接給出五種網路模型：
阻塞i/o
非阻塞i/o
i/o多路復用
訊號驅動i/o
非同步i/o
在linux中，socket的i/o預設都是阻塞的，流程圖，如下：
當應用程式呼叫recvfrom系統呼叫，核心進入第乙個階段：等待資料。所以在使用者態這邊整個程序都會阻塞。當核心準備資料之後，還需要將資料拷貝到使用者態記憶體，然後才會return，之後使用者程序才會接觸阻塞狀態。
非阻塞i/o
設定i/o屬性可以修改socket為非阻塞模式，當進行讀操作時候，流程圖如下圖：
當使用者程序read操作時候，如果核心還沒資料，就會返回無資料狀態。在使用者程序的角度上，如果是無資料，繼續recvfrom等待。直到核心資料準備好，拷貝到使用者空間記憶體中。所以非阻塞i/o需要使用者程序一直輪詢io。
i/o多路復用（i/o multiplexing）
io multiplexing就是我們說的select，poll，epoll，有些地方也稱這種io方式為event driven io。select/epoll的好處就在於單個process就可以同時處理多個網路連線的io。它的基本原理就是select，poll這個function會不斷的輪詢所負責的所有socket，當某個socket有資料到達了，就通知使用者程序。epoll的方式有所不一樣，這裡不展開。
從圖中我們可以看出，當呼叫select，整個程序都會阻塞，select可以同時監聽多個socket，一旦其中任意乙個socket準備就緒狀態，select就會立即返回，使用者程序就可以read操作了。
上圖和阻塞io的圖其實並沒有太大的不同，事實上，還更差一些。因為這裡需要使用兩個system call (select 和 recvfrom)，而阻塞 io只呼叫了乙個系統呼叫(recvfrom)。但是，select的真正優勢在於它可以同時處理多個connection。
所以，如果處理的連線數不是很高的話，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking io的web server效能更好，可能延遲還更大。select/epoll的優勢並不是對於單個連線能處理得更快，而是在於能處理更多的連線。）
在io multiplexing 模型中，實際中，對於所有的socket，一般都設定成為非阻塞的。但是，如上圖所示，整個使用者程序其實是一直被阻塞的。只不過程序是被select這個函式阻塞的，而不是被socket io給阻塞。
非同步i/o
linux中非同步i/o其實用的很少。下圖流程：
使用者程序發起read操作之後，這個時候就可以去幹其他事情了。而從kernel的角度，當它受到乙個非同步 read之後，首先它會立刻返回，所以不會對使用者程序產生任何阻塞。然後，核心會等待資料準備完成，然後將資料拷貝到使用者記憶體，當這一切都完成之後，核心會給使用者程序傳送乙個訊號，告訴它read操作完成了。
看下圖各i/o模型比較圖：
從圖中我們可以發現，非阻塞和非同步的區別還是很明顯的，在非阻塞中程序大部分不會阻塞的，但是需要主動check i/o。而非同步i/o就不需要，核心將資料拷貝完成後，傳送訊號通知程序就行了。
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