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對于一次IO訪問（以read舉例），數(shù)據(jù)會先被拷貝到操作系統(tǒng)內(nèi)核的緩沖區(qū)中，然后才會從操作系統(tǒng)內(nèi)核的緩沖區(qū)拷貝到應(yīng)用程序的內(nèi)存地址空間。所以說，當(dāng)一個read操作發(fā)生時，它會經(jīng)歷兩個階段：
1. 等待內(nèi)核緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)準備 (Waiting for the data to be ready)
2. 將數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)拷貝到進程中 (Copying the data from the kernel to the process)

正式因為這兩個階段，linux系統(tǒng)產(chǎn)生了下面五種IO模式的方案：

1. 阻塞 I/O（blocking IO）
2. 非阻塞 I/O（nonblocking IO）
3. I/O 多路復(fù)用（ IO multiplexing）
4. 異步 I/O（asynchronous IO）
5. 信號驅(qū)動 I/O（ signal driven IO）

阻塞I/O（blocking IO）

當(dāng)一個進程需要read數(shù)據(jù)時，它需要先從內(nèi)核緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)在內(nèi)核中數(shù)據(jù)還未準備好時，則該進程會被阻塞（block），直到數(shù)據(jù)準備好為止。

非阻塞 I/O（nonblocking IO）

一個進程需要read數(shù)據(jù)時，它需要先從內(nèi)核緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)在內(nèi)核中數(shù)據(jù)還未準備好時，內(nèi)核立即返回error，用戶進程得知error后，會繼續(xù)read，直到數(shù)據(jù)準備好為止。

I/O 多路復(fù)用（ IO multiplexing）

上述阻塞IO和非阻塞IO，當(dāng)時一個用戶進程對應(yīng)一個IO操作，IO多路復(fù)用則通過一定的機制實現(xiàn)了一個進程可以對應(yīng)多個IO操作。

IO多路復(fù)用主要有select、poll、epoll三種模式，select/poll相差不大，主要是通過輪詢來不斷的檢測是否有描述符已就緒，select默認情況下支持最多監(jiān)控1024個描述符，poll則沒有這個限制（底層通過鏈表實現(xiàn)，可動態(tài)增加）；epoll不是通過輪詢，而是通過回調(diào)（callback）方式主動通知已有描述符已就緒，相比較select/poll效率有明顯提升。

不管哪種模式的IO多路復(fù)用，還都是同步IO，比如當(dāng)監(jiān)控的所有的描述符都還沒有準備就緒，那么該進程還是阻塞在此，下面將介紹異步IO

異步 I/O（asynchronous IO）

相比較同步IO，異步IO就顯得更加高大上了，基本原理是用戶進程發(fā)起read操作之后，立刻就可以開始去做其它的事。而另一方面，從kernel的角度，當(dāng)它受到一個asynchronous read之后，首先它會立刻返回，所以不會對用戶進程產(chǎn)生任何block。然后kernel會等待數(shù)據(jù)準備完成，然后將數(shù)據(jù)拷貝到用戶內(nèi)存，當(dāng)這一切都完成之后，kernel會給用戶進程發(fā)送一個signal，告訴它read操作完成了，用戶進程收到signal后獲取已準備好的數(shù)據(jù)。

信號驅(qū)動 I/O（ signal driven IO）

信號驅(qū)動IO和異步IO類似，甚至有些人認為信號驅(qū)動IO就是異步IO，當(dāng)kernel準備好數(shù)據(jù)后，會發(fā)送signal給用戶進程，告訴進程數(shù)據(jù)已經(jīng)準備就緒，這時進程會主動去read數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)拷貝到用戶內(nèi)存，這一步是由應(yīng)用程序自己操作的，而異步IO則是由kernal實現(xiàn)，區(qū)別在此。

nginx在IO多路復(fù)用模式有較成熟的應(yīng)用；

python在異步IO模式上也有相應(yīng)的應(yīng)用，例如gevent、asyncio等。

參考資料：https://www.cnblogs.com/mao3714/p/8184262.html