特点
上面的图和blocking IO的图其实并没有太大的不同，事实上，还更差一些。因为这里需要使用两个system call (select 和 recvfrom)，而blocking IO只调用了一个system call (recvfrom)。但是，用select的优势在于它可以同时处理多个connection。
所以，如果处理的连接数不是很高的话，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好，可能延迟还更大。（select/epoll的优势并不是对于单个连接能处理得更快，而是在于能处理更多的连接。）
在IO 多路复用模型中，对于每一个socket，一般都设置成为non-blocking，但是，如上图所示，整个用户的进程其实是一直被block的。只不过进程是被select这个函数block，而不是被socket IO给block。所以IO多路复用是阻塞在select，epoll这样的系统调用之上，而没有阻塞在真正的I/O系统调用如recvfrom之上。
在I/O编程过程中，当需要同时处理多个客户端接入请求时，可以利用多线程或者I/O多路复用技术进行处理。I/O多路复用技术通过把多个I/O的阻塞复用到同一个select的阻塞上，从而使得系统在单线程的情况下可以同时处理多个客户端请求。与传统的多线程/多进程模型比，I/O多路复用的最大优势是系统开销小，系统不需要创建新的额外进程或者线程，也不需要维护这些进程和线程的运行，降底了系统的维护工作量，节省了系统资源。
虽然多路复用产生的效果，完全可以由用户态去遍历文件描述符并调用其非阻塞的 read 函数实现。但是多路复用快的原因在于，操作系统提供了这样的系统调用，使得原来的 while 循环里多次系统调用，变成了一次系统调用 + 内核层遍历这些文件描述符。
I/O多路复用的主要应用场景如下：
- 服务器需要同时处理多个处于监听状态或者多个连接状态的套接字。
- 服务器需要同时处理多种网络协议的套接字。
阻塞IO、非阻塞IO、IO多路复用的异同
在用户进程进行系统调用的时候，他们在等待数据到来的时候，处理的方式不一样。有直接等待，轮询，select、poll或epoll轮询这三种方式。
IO交互两个阶段过程：
- 第一个阶段有的阻塞，有的不阻塞，有的可以阻塞又可以不阻塞。
- 第二个阶段都是阻塞的。
从整个IO过程来看，他们都是顺序执行的，因此可以归为同步模型(synchronous)，都是进程主动等待且向内核检查状态。
同时，高并发的程序一般使用同步非阻塞方式而非多线程 + 同步阻塞方式。
信号驱动IO模型（signal blocking I/O）
使用信号，让内核在文件描述符就绪的时候使用 SIGIO 信号来通知我们。我们将这种模式称为信号驱动 I/O 模式。
允许Socket使用信号驱动 I/O ，还要注册一个 SIGIO 的处理函数，这时的系统调用将会立即返回。然后我们的程序可以继续做其他的事情，当数据就绪时，进程收到系统发送一个 SIGIO 信号，可以在信号处理函数中调用IO操作函数处理数据。
信号驱动IO在实际中并不常用。
异步IO模型（asynchronous I/O）
场景描述
女友即不想逛街，又觉得餐厅太吵了，因此，决定回家好好休息一下。于是我们叫外卖，打个电话点餐，然后我和女友可以在家好好休息一下了，当饭好了，送货员送到家里来。这就是典型的异步，只需要打个电话说一下，然后可以做自己的事情，饭好了就送来。
网络模型
相对于同步IO，异步IO不是顺序执行。用户进程进行aio_read系统调用之后，无论内核数据是否准备好，都会直接返回给用户进程，然后用户态进程可以去做别的事情。等到socket数据准备好了，内核直接复制数据给进程，然后从内核向进程发送通知。IO的两个阶段，进程都是非阻塞的。
Linux提供了AIO库函数实现异步，但是用的很少。目前有很多开源的异步IO库，例如libevent、libev、libuv。
用户进程发起aio_read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel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，kernel会给用户进程发送一个signal或执行一个基于线程的回调函数来完成这次 IO 处理过程，告诉它read操作完成了。
在 Linux 中，通知的方式是 “信号”：
- 如果这个进程正在用户态忙着做别的事（例如在计算两个矩阵的乘积），那就强行打断，调用事先注册的信号处理函数，这个函数可以决定何时以及如何处理这个异步任务。由于信号处理函数是突然闯进来的，因此跟中断处理程序一样，有很多事情是不能做的，因此保险起见，一般是把事件 “登记” 一下放进队列，然后返回该进程原来在做的事。
- 如果这个进程正在内核态忙着做别的事，例如以同步阻塞方式读写磁盘，那就只好把这个通知挂起来了，等到内核态的事情忙完了，快要回到用户态的时候，再触发信号通知。
- 如果这个进程现在被挂起了，例如，无事可做 sleep 了，那就把这个进程唤醒，下次有 CPU 空闲的时候，就会调度到这个进程，触发信号通知。
Linux下的异步IO其实用得很少 ，著名的高性能网络框架netty 5.0版本被废弃的原因便是：使用异步IO提升效率，增加了复杂性，却并且没有显示出明显的性能优势。
异步IO的两个阶段：
第一阶段：当在异步 I/O 模型下时，用户进程如果想进行 I/O 操作，只需进行系统调用，告知内核要进行 I/O 操作，此时内核会马上返回， 用户进程 就可以去处理其他的逻辑了 。
第二阶段：当内核完成所有的 I/O 操作和数据拷贝后，内核将通知我们的程序，此时数据已经在用户空间了,可以对数据进行处理了。
非阻塞IO和异步IO的区别
在non-blocking IO中，虽然进程大部分时间都不会被block，但是它仍然要求进程去主动的check，并且当数据准备完成以后，也需要进程主动的再次调用recvfrom来将数据拷贝到用户内存。
而asynchronous IO则完全不同。它就像是用户进程将整个IO操作交给了他人（kernel）完成，然后他人做完后发信号通知。在此期间，用户进程不需要去检查IO操作的状态，也不需要主动的去拷贝数据。
总结
前四种I/O模型都是同步I/O操作，他们的区别在于第一阶段，而他们的第二阶段是一样的。在数据从内核复制到应用缓冲区期间（用户空间），进程阻塞于系统调用。
相反，异步I/O模型在这等待数据和接收数据的这两个阶段里面都是非阻塞的，可以处理其他的逻辑，用户进程将整个IO操作交由内核完成，内核完成后会发送通知。在此期间，用户进程不需要去检查IO操作的状态，也不需要主动的去拷贝数据。
