概念篇
1.同步与异步
同步是指一个任务的完成需要依赖另外一个任务时，只有等待被依赖的任务完成后，依赖的任务才能算完成。
异步是指不需要等待被依赖的任务完成，只是通知被依赖的任务要完成什么工作。然后继续执行下面代码逻辑，只要自己完成了整个任务就算完成了（异步一般使用状态、通知和回调）。
- 同步架构：一般都是和钱相关的需求，需要实时返回的业务
- 异步架构：更多是对写要求比较高时的场景（同步变异步）
2.阻塞与非阻塞
阻塞是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起，一直处于等待消息通知，不能够执行其他业务（大部分代码都是这样的）。
非阻塞是指在不能立刻得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立刻返回（继续执行下面代码，或者重试机制走起）。
五种IO模型
对于一次IO访问，数据会先被拷贝到内核的缓冲区中，然后才会从内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。需要经历两个阶段：
- 准备数据
- 将数据从内核缓冲区拷贝到进程地址空间
由于存在这两个阶段，Linux产生了下面五种IO模型（以socket为例）
（1）阻塞式IO
阻塞IO情况下，当用户调用read后，用户线程会被阻塞，等内核数据准备好并且数据从内核缓冲区拷贝到用户态缓存区后read才会返回。可以看到是阻塞的两个部分。
- CPU把数据从磁盘读到内核缓冲区。
- CPU把数据从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区。
场景：老李去火车站买票，排队三天买到一张退票。
耗费：在车站吃喝拉撒睡 3天，其他事一件没干。
（2）非阻塞式IO
- 当用户进程发出read操作时，如果kernel中的数据还没有准备好，那么它并不会block用户进程，而是立刻返回一个error。
- 用户进程判断结果是一个error时，它就知道数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作
- 一旦kernel中的数据准备好了，并且又再次收到了用户进程的system call，那么它马上就将数据拷贝到了用户内存，然后返回
- 非阻塞IO模式下用户进程需要不断地询问内核的数据准备好了没有
场景：老李去火车站买票，隔12小时去火车站问有没有退票，三天后买到一张票。
耗费：往返车站6次，路上6小时，其他时间做了好多事。
（3）IO多路复用
非阻塞情况下无可用数据时，应用程序每次轮询内核看数据是否准备好了也耗费CPU，能否不让它轮询，当内核缓冲区数据准备好了，以事件通知当机制告知应用进程数据准备好了呢？应用进程在没有收到数据准备好的事件通知信号时可以忙写其他的工作。此时IO多路复用就派上用场了。
- 通过一种机制，一个进程可以监视多个文件描述符（套接字描述符）一旦某个文件描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作（这样就不需要每个用户进程不断的询问内核数据准备好了没）
- 常用的IO多路复用方式有select、poll和epoll
select/poll场景：老李去火车站买票，委托黄牛，然后每隔6小时电话黄牛询问，黄牛三天内买到票，然后老李去火车站交钱领票。
耗费：打电话
epoll场景：老李去火车站买票，委托黄牛，黄牛买到后即通知老李去领，然后老李去火车站交钱领票。
耗费：无需打电话
（4）信号驱动IO
- 内核文件描述符就绪后，通过信号通知用户进程，用户进程再通过系统调用读取数据。
- 此方式属于同步IO（实际读取数据到用户进程缓存的工作仍然是由用户进程自己负责的）
场景：老李去火车站买票，给售票员留下电话，有票后，售票员电话通知老李，然后老李去火车站交钱领票。
耗费：无需打电话
（5）异步IO（POSIX的aio_系列函数）
- 用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。内核收到一个异步IO read之后，会立刻返回，不会阻塞用户进程。
- 内核会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，内核会给用户进程发送一个signal告诉它read操作完成了
场景：老李去火车站买票，给售票员留下电话，有票后，售票员电话通知老李并快递送票上门。
耗费：无需打电话