在进行网络编程时，咱们经常见到同步(Sync)/异步(Async)，阻塞(Block)/非阻塞(Unblock)四种调用方式：
同步：
所谓同步，就是在发出一个功能调用时，在没有获得结果以前，该调用就不返回。也就是必须一件一件事作,等前一件作完了才能作下一件事。html
例如普通B/S模式（同步）：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事ajax
异步：
异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能马上获得结果。实际处理这个调用的部件在完成后，经过状态、通知和回调来通知调用者。编程
例如 ajax请求（异步）: 请求经过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然能够做其余事情）->处理完毕数组
阻塞
阻塞调用是指调用结果返回以前，当前线程会被挂起（线程进入非可执行状态，在这个状态下，cpu不会给线程分配时间片，即线程暂停运行）。函数只有在获得结果以后才会返回。浏览器
有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来，实际上他是不一样的。对于同步调用来讲，不少时候当前线程仍是激活的，只是从逻辑上当前函数没有返回而已。 例如，咱们在socket中调用recv函数，若是缓冲区中没有数据，这个函数就会一直等待，直到有数据才返回。而此时，当前线程还会继续处理各类各样的消息。服务器
非阻塞
非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能马上获得结果以前，该函数不会阻塞当前线程，而会马上返回。
对象的阻塞模式和阻塞函数调用
对象是否处于阻塞模式和函数是否是阻塞调用有很强的相关性，可是并非一一对应的。阻塞对象上能够有非阻塞的调用方式，咱们能够经过必定的API去轮询状 态，在适当的时候调用阻塞函数，就能够避免阻塞。而对于非阻塞对象，调用特殊的函数也能够进入阻塞调用。函数select就是这样的一个例子。网络
1. 同步，就是我调用一个功能，该功能没有结束前，我死等结果。
2. 异步，就是我调用一个功能，不须要知道该功能结果，该功能有结果后通知我（回调通知）
3. 阻塞， 就是调用我（函数），我（函数）没有接收完数据或者没有获得结果以前，我不会返回。
4. 非阻塞， 就是调用我（函数），我（函数）当即返回，经过select通知调用者数据结构
同步IO和异步IO的区别就在于：数据拷贝的时候进程是否阻塞！并发
阻塞IO和非阻塞IO的区别就在于：应用程序的调用是否当即返回！异步
对于举个简单c/s 模式：
同步：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回这个期间客户端浏览器不能干任何事
异步：请求经过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然能够做其余事情）->处理完毕
同步和异步都只针对于本机SOCKET而言的。
同步和异步,阻塞和非阻塞,有些混用,其实它们彻底不是一回事,并且它们修饰的对象也不相同。
阻塞和非阻塞是指当进程访问的数据若是还没有就绪,进程是否须要等待,简单说这至关于函数内部的实现区别,也就是未就绪时是直接返回仍是等待就绪;
而同步和异步是指访问数据的机制,同步通常指主动请求并等待I/O操做完毕的方式,当数据就绪后在读写的时候必须阻塞(区别就绪与读写二个阶段,同步的读写必须阻塞),异步则指主动请求数据后即可以继续处理其它任务,随后等待I/O,操做完毕的通知,这可使进程在数据读写时也不阻塞。(等待"通知")
1. Linux下的五种I/O模型
1)阻塞I/O（blocking I/O）
2)非阻塞I/O （nonblocking I/O）
3) I/O复用(select 和poll) （I/O multiplexing）
4)信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）
5)异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）
前四种都是同步，只有最后一种才是异步IO。
阻塞I/O模型：
简介：进程会一直阻塞，直到数据拷贝完成
应用程序调用一个IO函数，致使应用程序阻塞，等待数据准备好。 若是数据没有准备好，一直等待….数据准备好了，从内核拷贝到用户空间,IO函数返回成功指示。
阻塞I/O模型图：在调用recv()/recvfrom（）函数时，发生在内核中等待数据和复制数据的过程。
当调用recv()函数时，系统首先查是否有准备好的数据。若是数据没有准备好，那么系统就处于等待状态。当数据准备好后，将数据从系统缓冲区复制到用户空间，而后该函数返回。在套接应用程序中，当调用recv()函数时，未必用户空间就已经存在数据，那么此时recv()函数就会处于等待状态。
当使用socket()函数和WSASocket()函数建立套接字时，默认的套接字都是阻塞的。这意味着当调用Windows Sockets API不能当即完成时，线程处于等待状态，直到操做完成。
并非全部Windows Sockets API以阻塞套接字为参数调用都会发生阻塞。例如，以阻塞模式的套接字为参数调用bind()、listen()函数时，函数会当即返回。将可能阻塞套接字的Windows Sockets API调用分为如下四种:
1．输入操做： recv()、recvfrom()、WSARecv()和WSARecvfrom()函数。以阻塞套接字为参数调用该函数接收数据。若是此时套接字缓冲区内没有数据可读，则调用线程在数据到来前一直睡眠。
2．输出操做： send()、sendto()、WSASend()和WSASendto()函数。以阻塞套接字为参数调用该函数发送数据。若是套接字缓冲区没有可用空间，线程会一直睡眠，直到有空间。
3．接受链接：accept()和WSAAcept()函数。以阻塞套接字为参数调用该函数，等待接受对方的链接请求。若是此时没有链接请求，线程就会进入睡眠状态。
4．外出链接：connect()和WSAConnect()函数。对于TCP链接，客户端以阻塞套接字为参数，调用该函数向服务器发起链接。该函数在收到服务器的应答前，不会返回。这意味着TCP链接总会等待至少到服务器的一次往返时间。
使用阻塞模式的套接字，开发网络程序比较简单，容易实现。当但愿可以当即发送和接收数据，且处理的套接字数量比较少的状况下，使用阻塞模式来开发网络程序比较合适。
阻塞模式套接字的不足表现为，在大量创建好的套接字线程之间进行通讯时比较困难。当使用“生产者-消费者”模型开发网络程序时，为每一个套接字都分别分配一个读线程、一个处理数据线程和一个用于同步的事件，那么这样无疑加大系统的开销。其最大的缺点是当但愿同时处理大量套接字时，将无从下手，其扩展性不好
非阻塞IO模型
简介：非阻塞IO经过进程反复调用IO函数（
屡次系统调用，并立刻返回
）；
在数据拷贝的过程当中，进程是阻塞的
；
咱们把一个SOCKET接口设置为非阻塞就是告诉内核，当所请求的I/O操做没法完成时，不要将进程睡眠，而是返回一个错误。这样咱们的I/O操做函数将不断的测试数据是否已经准备好，若是没有准备好，继续测试，直到数据准备好为止。在这个不断测试的过程当中，会大量的占用CPU的时间。
把SOCKET设置为非阻塞模式，即通知系统内核：在调用Windows Sockets API时，不要让线程睡眠，而应该让函数当即返回。在返回时，该函数返回一个错误代码。图所示，一个非阻塞模式套接字屡次调用recv()函数的过程。前三次调用recv()函数时，内核数据尚未准备好。所以，该函数当即返回WSAEWOULDBLOCK错误代码。第四次调用recv()函数时，数据已经准备好，被复制到应用程序的缓冲区中，recv()函数返回成功指示，应用程序开始处理数据。
当使用socket()函数和WSASocket()函数建立套接字时，默认都是阻塞的。在建立套接字以后，经过调用ioctlsocket()函数，将该套接字设置为非阻塞模式。Linux下的函数是:fcntl().
套接字设置为非阻塞模式后，在调用Windows Sockets API函数时，调用函数会当即返回。大多数状况下，这些函数调用都会调用“失败”，并返回WSAEWOULDBLOCK错误代码。说明请求的操做在调用期间内没有时间完成。一般，应用程序须要重复调用该函数，直到得到成功返回代码。
须要说明的是并不是全部的Windows Sockets API在非阻塞模式下调用，都会返回WSAEWOULDBLOCK错误。例如，以非阻塞模式的套接字为参数调用bind()函数时，就不会返回该错误代码。固然，在调用WSAStartup()函数时更不会返回该错误代码，由于该函数是应用程序第一调用的函数，固然不会返回这样的错误代码。
要将套接字设置为非阻塞模式，除了使用ioctlsocket()函数以外，还可使用WSAAsyncselect()和WSAEventselect()函数。当调用该函数时，套接字会自动地设置为非阻塞方式。
因为使用非阻塞套接字在调用函数时，会常常返回WSAEWOULDBLOCK错误。因此在任什么时候候，都应仔细检查返回代码并做好对“失败”的准备。应用程序接二连三地调用这个函数，直到它返回成功指示为止。上面的程序清单中，在While循环体内不断地调用recv()函数，以读入1024个字节的数据。这种作法很浪费系统资源。
要完成这样的操做，有人使用MSG_PEEK标志调用recv()函数查看缓冲区中是否有数据可读。一样，这种方法也很差。由于该作法对系统形成的开销是很大的，而且应用程序至少要调用recv()函数两次，才能实际地读入数据。较好的作法是，使用套接字的“I/O模型”来判断非阻塞套接字是否可读可写。
非阻塞模式套接字与阻塞模式套接字相比，不容易使用。使用非阻塞模式套接字，须要编写更多的代码，以便在每一个Windows Sockets API函数调用中，对收到的WSAEWOULDBLOCK错误进行处理。所以，非阻塞套接字便显得有些难于使用。
可是，非阻塞套接字在控制创建的多个链接，在数据的收发量不均，时间不定时，明显具备优点。这种套接字在使用上存在必定难度，但只要排除了这些困难，它在功能上仍是很是强大的。一般状况下，可考虑使用套接字的“I/O模型”，它有助于应用程序经过异步方式，同时对一个或多个套接字的通讯加以管理。
IO复用模型：
简介：主要是select和epoll；对一个IO端口，两次调用，两次返回，比阻塞IO并无什么优越性；关键是能实现同时对多个IO端口进行监听；
I/O复用模型会用到select、poll、epoll函数，这几个函数也会使进程阻塞，可是和阻塞I/O所不一样的的，这两个函数能够同时阻塞多个I/O操做。并且能够同时对多个读操做，多个写操做的I/O函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用I/O操做函数。
信号驱动IO
简介：两次调用，两次返回；
首先咱们容许套接口进行信号驱动I/O,并安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞。当数据准备好时，进程会收到一个SIGIO信号，能够在信号处理函数中调用I/O操做函数处理数据。
异步IO模型
简介：数据拷贝的时候进程无需阻塞。
当一个异步过程调用发出后，调用者不能马上获得结果。实际处理这个调用的部件在完成后，经过状态、通知和回调来通知调用者的输入输出操做
同步IO引发进程阻塞，直至IO操做完成。
异步IO不会引发进程阻塞。
IO复用是先经过select调用阻塞。
5个I/O模型的比较：
1. select、poll、epoll简介
epoll跟select都能提供多路I/O复用的解决方案。在如今的Linux内核里有都可以支持，其中epoll是Linux所特有，而select则应该是POSIX所规定，通常操做系统均有实现
select：
select本质上是经过设置或者检查存放fd标志位的数据结构来进行下一步处理。这样所带来的缺点是：
一、 单个进程可监视的fd数量被限制，即能监听端口的大小有限。
通常来讲这个数目和系统内存关系很大，具体数目能够cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位机默认是1024个。64位机默认是2048.
二、 对socket进行扫描时是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低：
当套接字比较多的时候，每次select()都要经过遍历FD_SETSIZE个Socket来完成调度,无论哪一个Socket是活跃的,都遍历一遍。这会浪费不少CPU时间。若是能给套接字注册某个回调函数，当他们活跃时，自动完成相关操做，那就避免了轮询，这正是epoll与kqueue作的。
三、须要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大
poll：
poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，而后查询每一个fd对应的设备状态，若是设备就绪则在设备等待队列中加入一项并继续遍历，若是遍历完全部fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它又要再次遍历fd。这个过程经历了屡次无谓的遍历。
它没有最大链接数的限制，缘由是它是基于链表来存储的，可是一样有一个缺点：
一、大量的fd的数组被总体复制于用户态和内核地址空间之间，而无论这样的复制是否是有意义。 二、poll还有一个特色是“水平触发”，若是报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd。
epoll:
epoll支持水平触发和边缘触发，最大的特色在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就需态，而且只会通知一次。还有一个特色是，epoll使用“事件”的就绪通知方式，经过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用相似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait即可以收到通知
epoll的优势：
一、没有最大并发链接的限制，能打开的FD的上限远大于1024（1G的内存上能监听约10万个端口）；
二、效率提高，不是轮询的方式，不会随着FD数目的增长效率降低。只有活跃可用的FD才会调用callback函数；
即Epoll最大的优势就在于它只管你“活跃”的链接，而跟链接总数无关，所以在实际的网络环境中，Epoll的效率就会远远高于select和poll。
三、 内存拷贝，利用mmap()文件映射内存加速与内核空间的消息传递；即epoll使用mmap减小复制开销。
select、poll、epoll 区别总结：
一、支持一个进程所能打开的最大链接数
| select |
单个进程所能打开的最大链接数有FD_SETSIZE宏定义，其大小是32个整数的大小（在32位的机器上，大小就是32*32，同理64位机器上FD_SETSIZE为32*64），固然咱们能够对进行修改，而后从新编译内核，可是性能可能会受到影响，这须要进一步的测试。 |
| poll |
poll本质上和select没有区别，可是它没有最大链接数的限制，缘由是它是基于链表来存储的 |
| epoll |
虽然链接数有上限，可是很大，1G内存的机器上能够打开10万左右的链接，2G内存的机器能够打开20万左右的链接 |
二、FD剧增后带来的IO效率问题
| select |
由于每次调用时都会对链接进行线性遍历，因此随着FD的增长会形成遍历速度慢的“线性降低性能问题”。 |
| poll |
同上 |
| epoll |
由于epoll内核中实现是根据每一个fd上的callback函数来实现的，只有活跃的socket才会主动调用callback，因此在活跃socket较少的状况下，使用epoll没有前面二者的线性降低的性能问题，可是全部socket都很活跃的状况下，可能会有性能问题。 |
三、 消息传递方式
| select |
内核须要将消息传递到用户空间，都须要内核拷贝动做 |
| poll |
同上 |
| epoll |
epoll经过内核和用户空间共享一块内存来实现的。 |
总结：
综上，在选择select，poll，epoll时要根据具体的使用场合以及这三种方式的自身特色。
一、表面上看epoll的性能最好，可是在链接数少而且链接都十分活跃的状况下，select和poll的性能可能比epoll好，毕竟epoll的通知机制须要不少函数回调。
二、select低效是由于每次它都须要轮询。但低效也是相对的，视状况而定，也可经过良好的设计改善
