是否和我有一樣的困惑。什麼阻塞IO、非阻塞IO、同步IO、非同步IO，多路複用(epoll)等本質還是同步IO，這時可能你和我一樣懵逼多路複用是同步的IO，那麼使用epoll的nginx、redis、swoole等服務端程式又是非同步的，這不前後矛盾麼？網上文章又是五花八門，越看越糊塗。終於我無法忍受這樣概念不清晰，亂麻一般的縈繞在我的心頭。我決定要徹底撥開雲霧見藍天，啊！終於在一個陽光明媚的午後，就徹底頓悟了，這感覺如同德芙一般絲滑。今天就跟隨我的步伐讓你有絲滑一般的感覺，兄弟們走起來！！！！
IO：IO是input/ouput英文縮寫，顧名思義就是輸入輸出的意思，在計算中以CPU為視角，所有和外設(鍵盤、顯示卡、網路卡、印表機的等)的資料操作都是涉及IO操作，外設流向CPU的是input，流向外設的就是ouput。網路IO就是網路卡和CPU之間的資料互動。
思考一個問題：網路卡資料流向CPU都經過哪些流程
資料流向示意圖
使用者程式發起一個網路IO操作的時候，大致上分為三個部分
- 使用者程式讀取資料，讀取資料只會有三個可能(有資料、沒有資料、出錯)
- 網路卡資料從網路卡外設到核心空間(此過程現代計算機是不需要CPU參與，網路卡控制器通過DMA技術直接搬運到核心空間)。資料完成空網路卡控制器會發出中斷訊號。
- 資料到核心之後CPU負責複製(在此我們先不考慮零拷貝情況)到使用者空間。
使用者程式和核心互動圍繞著1和3進行。到此在1和3環節就會有很多故事發生了。且聽我慢慢道來！！！！
在給出分類之前我先丟擲阻塞、非阻塞、非同步、同步的定義，定義來自《UNIX 網路程式設計卷一 》的 6.2 章節
根據 POSIX 定義:
- A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operation completes(導致請求程式阻塞, 直到 IO 操作完成)。
- An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked(不導致請求程式阻塞)。
上述定義是說：如果在1階段系統掛起使用者程式，那麼該IO操作就是阻塞IO，反之不掛起，就是非阻塞IO。如果在2階段系統掛起使用者程式，那麼這次IO操作就是同步，反之不掛起就是非同步。
有了上述的定義，我們如何尚方寶劍一樣，在也不擔心傻傻分不清網路IO相關晦澀難懂的概念了。就如同初中老師教會我們如何判斷什麼是化學反應變化是物理變化，判斷標準就是看有無新的物質生成。我們判斷網路分類標準就是如上述的定義。對，就是這麼狹義！！！
操作針對上述1和3處理行為，我們將網路IO分類下列5類。
- 阻塞IO 此IO操作在1和3兩個階段，使用者程式都在休眠狀態
- 非阻塞I/O 此IO操作在1階段未被掛起，3階段被掛起
- 多路複用I/O 此IO操作在1階段 (select,poll)被掛起、epoll未掛起，3階段被掛起
- 訊號驅動I/O 此IO操作在1階段未掛起，的資料到從網路卡到核心之後，CPU通過訊號機制通知使用者程式。使用者程式3階段被掛起
- 非同步I/O 此IO操作在1和3階段都不需要使用者程式參與，資料拷貝完成後CPU會通知使用者程式
此刻來一張很經典的圖
IO對比圖
從圖中和上述定義就能看到真正的非同步IO只有最後一個是。其餘四個都是同步IO。對於同步和非同步深入理解，其實在3這個階段CPU需要拷貝資料到使用者空間，等於使用者程式切換到核心空間去執行拷貝操作，這個時候使用者程式只能被掛起等待CPU拷貝資料直到完成。使用者程式被掛起這段時間，使用者程式的後續程式碼都是無法執行的只能同步等待。
追求效能極致的程式設計師們，不遺餘力地壓榨CPU。基於系統提供的網路IO模型，人類設計出形形色色的併發模型。
- 阻塞IO這種是完美無法提供併發的能力，只能序列的去處理客戶端連線，所以網路IO就有了新的發展，進入到了非阻塞IO
- 非阻塞IO 這種IO模型 就能設計出多執行緒、多程式併發模型
- 多路複用 這便是併發能力祕密武器，基於這種網路IO 衍生出了 reactor反應堆併發模型，大名鼎鼎的nginx、redis就是reactor模型
- 訊號驅動和非同步IO 暫時還未有更多的使用
在上述的併發模型中其實單純靠多程式和多執行緒，還無法達到人們的預期。所以就有了非同步程式設計模型，非同步程式設計模型的宗旨就是，使用者程式呼叫同步的網路IO 模擬非同步IO。人們經常說的非同步IO更多指的是 非同步程式設計模型(netty就是典型的非同步IO)
在非同步程式設計過有兩個核心的技術技術回撥和協程。
並非同步IO就會效能差，非同步IO就會效能好。要具體情況而定！！！
本作品採用《CC 協議》，轉載必須註明作者和本文連結