同步/异步：
同步
一个任务的完成，如果需要依赖于另一任务时，只有被依赖的任务完成以后，这个依赖的一方才能完成，这个种就叫同步；
一个任务的完成，如果需要依赖于另一任务时，被依赖的任务完成以后，依赖的一方的任务才能完成；例如a依赖b，必须确保b先完成；
这是一种非常可靠的任务序列，两个任务的状态可保存一致；
换一种方式描述同步：
如果一个任务依赖另一任务，这个任务向被依赖任务发起调用请求，这个调用请求不会立即返回，而是要等待对方处理完成才返回，但一旦返回了就一定是处理成功的结果；一旦成功了调用者也就成功了，这叫做同步；
异步
调用者无需等待被调用者的完成，只是通知被依赖的任务要做什么事，依赖的任务自己还会继续执行后面的操作；
换一种方式描述异步：
当调用发出以后，被调用方可以立即返回消息，但返回的并不是最终结果，于是被调用者，可以通过状态通知机制通知调用者；这种机制就叫异步；这种方式就要依赖于通知，回调函数等等；
所谓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干什么事，依赖的一方可以继续自己的其它任务，被依赖的任务把最终完成的结果通知依赖方即可；
消息通知机制
同步和异步的消息通知机制不一样
同步要等待对方直接返回消息，所有消息通知机制非常容易；
如果是异步，调用者发出调用以后，直接继续后面的任务，被调用者不能立即返回消息给调用者，所以这个最终的处理结果是靠被调用者处理完以后，事后通过回调函数来通知调用者的；
在异步消息通知中，有3种方式：状态、通知、回调；
使用哪种通知机制，依赖于执行部件本身，在编程时使用的哪种方式；
如果执行部件通过状态来通知，那么，调用者每隔一定时间检查一次，称为轮询；
异步方式中，被调用者将通过通知、消息或回调机制，自己完成以后通知调用者来获取结果；
阻塞/非阻塞：
关注调用者等待调用结果返回之前所处的状态
- 阻塞：block，调用结果返回之前，调用者会被挂起；
- 非阻塞：nonblock，调用结果返回之前，调用者不会被挂起；
一个是站在调用者的角度描述：关注的是当调用者调用另一个任务时，调用者自身接下来要怎么办？
阻塞
是指调用结果返回之前，调用者被挂起（暂停），睡眠状态；一直处于等待消息通知，不能执行其它任务，只有被调用者的结果返回，调用者才被唤醒并继续后面的任务；
一个是站在被调用者的角度描述：关注的是被调用者怎么让调用者知道结果；是同步和异步；
同步阻塞：调用者在被调用者返回结果之前是被挂起的；
同步非阻塞：调用者在等待被调用者返回结果之前没有被挂起，可处理其它任务；
同步和阻塞并不是相同概念
同步调用：很多时候，当前进程可能还处于激活状态，只不过要等待调用者返回，即A调用B，在B完成之前，A不能继续下面的任务；
阻塞：A调用b，在B完成之前，A被挂起了变为睡眠状态；但在同步中，A未必是睡眠的；
非阻塞
对于同步调用，当前线程就是调用者可能并没有被改为睡眠状态，还可以处理其它任务；调用者在等待被调用者返回时，仍然能执行其它消息的处理这种情况就叫非阻塞；
如果当前线程在等待函数返回时，没有执行其它消息处理，而是出于挂起的等待状态这就叫阻塞；即A调用B，B不返回，A就完成不了，所以一定是同步的，只不过在B返回时，A能不能干其它事，如果能就是非阻塞，如果不能就是阻塞；
阻塞和非阻塞是用来描述同步模式下调用者的状态的；阻塞、非阻塞和异步就没有关系了，异步就不可能有阻塞
表面看非阻塞方式能来明显的提高cpu的利用率，但也会带来另开销，线程或是进程要不断的进行切换，处于非阻塞就会带来cpu频繁进行切换导致的开销
两种最常见I/O
对数据流的操作
- 网络IO：本质是socket读写（前导、数据流）
- 磁盘IO：数据流
每次文件IO都会经过两个阶段
以磁盘IO读取为例：
第一阶段：数据首先被内核从socket上或从磁盘上加载至内核的内存空间（缓冲区）中；（较慢）
第二阶段：数据从内核缓冲区复制到用户空间的进程的内存中；（较快）
第一阶段时间：等待数据准备完成；就是从设备加载至内核缓存区；
第二阶段时间：数据从内核复制到进程的阶段；
对于网络IO同磁盘IO不太一样，等待网络上发来的packets，第一阶段是把多个包放在缓冲区中要合并起来，如果IP报文再次分片，还要等待多个片到达合并起来成为一个包，最终把数据品种起来；第二阶段都一样，从内核缓冲区复制到用户空间的进程的内存中；
对于磁盘IO，第一阶段就是从本地磁盘文件读取到内核内存中，第二阶段都一样，从内核缓冲区复制到用户空间的进程的内存中；
五种I/O模型
阻塞 I/O（blocking IO）
在linux中，默认情况下所有的socket都是blocking，同步阻塞IO模型是最简单的IO模型，用户线程在内核进行IO操作时被阻塞
同步阻塞IO模型
当用户线程发出IO请求之后，内核会去查看数据是否就绪，如果没有就绪就会等待数据就绪，而用户线程就会处于阻塞状态，用户线程交出CPU。当数据就绪之后，内核会将数据拷贝到用户线程，并返回结果给用户线程，用户线程才解除block状态
非阻塞IO（noblocking I/O）
linux下，可以通过设置socket使其变为non-blocking，noblocking I/O的特点是用户进程需要不断的主动询问kernel数据是否准备好
同步非阻塞IO
当用户线程发起一个read操作后，并不需要等待，而是马上就得到了一个结果。如果结果是一个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。一旦内核中的数据准备好了，并且又再次收到了用户线程的请求，那么它马上就将数据拷贝到了用户线程，然后返回
I/O 多路复用（ IO multiplexing）
IO multiplexing包含select，poll，epoll，select/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO。它的基本原理就是select，poll，epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程。
I/O 多路复用
在多路复用IO模型中，会有一个线程不断去轮询多个socket的状态，只有当socket真正有读写事件时，才真正调用实际的IO读写操作。因为在多路复用IO模型中，只需要使用一个线程就可以管理多个socket，系统不需要建立新的进程或者线程，也不必维护这些线程和进程，并且只有在真正有socket读写事件进行时，才会使用IO资源，所以它大大减少了资源占用
信号驱动IO（signal blocking I/O）
信号驱动IO
在信号驱动IO模型中，当用户线程发起一个IO请求操作，会给对应的socket注册一个信号函数，然后用户线程会继续执行，当内核数据就绪时会发送一个信号给用户线程，用户线程接收到信号之后，便在信号函数中调用IO读写操作来进行实际的IO请求操作。
异步 I/O（asynchronous IO）
异步 I/O
在异步IO模型中，当用户线程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从内核的角度，当它受到一个asynchronous read之后，它会立刻返回，说明read请求已经成功发起了，因此不会对用户线程产生任何block。然后，内核会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户线程，当这一切都完成之后，内核会给用户线程发送一个信号，告诉它read操作完成了。也就说用户线程完全不需要关心实际的整个IO操作是如何进行的，只需要先发起一个请求，当接收内核返回的成功信号时表示IO操作已经完成，可以直接去使用数据了。
也就说在异步IO模型中，IO操作的两个阶段都不会阻塞用户线程，这两个阶段都是由内核自动完成，然后发送一个信号告知用户线程操作已完成。用户线程中不需要再次调用IO函数进行具体的读写。这点是和信号驱动模型有所不同的，在信号驱动模型中，当用户线程接收到信号表示数据已经就绪，然后需要用户线程调用IO函数进行实际的读写操作；而在异步IO模型中，收到信号表示IO操作已经完成，不需要再在用户线程中调用iO函数进行实际的读写操作。
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