12.2. 同步I/O
在操作系统中，程序运行的空间分为内核空间和用户空间，用户空间所有对io操作的代码（如文件的读写、socket的收发等）都会通过系统调用进入内核空间完成实际的操作。
而且我们都知道CPU的速度远远快于硬盘、网络等I/O。在一个线程中，CPU执行代码的速度极快，然而，一旦遇到I/O操作，如读写文件、发送网络数据时，就需要等待 I/O 操作完成，才能继续进行下一步操作，这种情况称为同步 I/O。
在某个应用程序运行时，假设需要读写某个文件，此时就发生了 I/O 操作，在I/O操作的过程中，系统会将当前线程挂起，而其他需要CPU执行的代码就无法被当前线程执行了，这就是同步I/O操作，因为一个IO操作就阻塞了当前线程，导致其他代码无法执行，所以我们可以使用 多线程或者多进程 来并发执行代码，当某个线程/进程被挂起后，不会影响其他线程或进程。
多线程和多进程虽然解决了这种并发的问题，但是系统不能无上限地增加线程/进程。由于系统切换线程/进程的开销也很大，所以，一旦线程/进程数量过多，CPU的时间就花在线程/进程切换上了，真正运行代码的时间就少了，这样子的结果也导致系统性能严重下降。
多线程和多进程只是解决这一问题的一种方法，另一种解决I/O问题的方法是异步I/O，当然还有其他解决的方法。
12.3. 异步I/O
当程序需要对I/O进行操作时，它只发出I/O操作的指令，并不等待I/O操作的结果，然后就去执行其他代码了。一段时间后，当I/O返回结果时，再通知CPU进行处理。这样子用户空间中的程序不需要等待内核空间中的 I/O 完成实际操作，就可执行其他任务，提高CPU的利用率。
简单来说就是，用户不需要等待内核完成实际对io的读写操作就直接返回了。
12.4. 阻塞I/O
在linux中，默认情况下所有的socket都是阻塞的，一个典型的读操作流程大概是这样
当用户进程调用了 read()/recvfrom() 等系统调用函数，它会进入内核空间中，当这个网络I/O没有数据的时候，内核就要等待数据的到来，而在用户进程这边，整个进程会被阻塞，直到内核空间返回数据。当内核空间的数据准备好了，它就会将数据从内核空间中拷贝到用户空间，此时用户进程才解除阻塞的的状态，重新运行起来。
所以，阻塞I/O的特点就是在IO执行的两个阶段（用户空间与内核空间）都被阻塞了。
12.5. 非阻塞I/O
linux下，可以通过设置socket使其变为非阻塞模式，这种情况下，当内核空间并无数据的时候，它会马上返回结果而不会阻塞，此时用户进程可以根据这个结果自由配置，比如继续请求数据，或者不再继续请求。当对一个非阻塞socket执行读操作时，流程是这个样子：
12.6. 多路复用I/O
多路复用I/O就是我们说的 select，poll，epoll 等操作，复用的好处就在于 单个进程 就可以同时处理 多个 网络连接的I/O，能实现这种功能的原理就是 select、poll、epoll 等函数会不断的 轮询 它们所负责的所有 socket ，当某个 socket 有数据到达了，就通知用户进程。
一般来说I/O复用多用于以下情况：
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当客户处理多个描述符时。
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服务器在高并发处理网络连接的时候。
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服务器既要处理监听套接口，又要处理已连接套接口，一般也要用到I/O复用。
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如果一个服务器即要处理TCP，又要处理UDP，一般要使用I/O复用。
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如果一个服务器要处理多个服务或多个协议，一般要使用I/O复用。
与多进程和多线程技术相比， I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程 ，从而大大减小了系统的开销。但select，poll，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要 在读写事件就绪后自己负责进行读写 ，也就是说这个读写过程是 阻塞 的，而 异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间 。
12.6.3. epoll
12.6.3.1. epoll的原理
其实相对于 select 和 poll 来说， epoll 更加灵活，但是核心的原理都是当socket描述符就绪（可读、可写、出现异常），就会通知应用进程，告诉他哪个socket描述符就绪，只是通知处理的方式不同而已。
epoll使用一个 epfd （epoll文件描述符）管理多个socket描述符，epoll不限制socket描述符的个数， 将用户空间的socket描述符的事件存放到内核的一个事件表中 ，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。当epoll记录的socket产生就绪的时候，epoll会通过callback的方式来激活这个fd，这样子在epoll_wait便可以收到通知，告知应用层哪个socket就绪了，这种通知的方式是可以直接得到那个socket就绪的，因此相比于 select 和 poll ，它不需要遍历socket列表，时间复杂度是O(1)，不会因为记录的socket增多而导致开销变大。