UNIX下可用的5種I/0模型：

(1)阻塞式I/O   (2)非阻塞式I/O   (3)I/O複用   (4)訊號驅動I/O(SIGIO)    (5)非同步I/O

前4種屬於同步操作，第5種屬於非同步操作。

下面以釣魚（套接字輸入操作）為例說明這5種模型：

(1)阻塞式I/O                              

小明拿著魚竿等待魚上鉤，上鉤前小明除了一直盯著浮標，不做任何事，魚上鉤後將魚釣起放入桶內。

(2)非阻塞I/O

小明拿著魚竿等待魚上鉤，上鉤前小明低著頭玩手機，每隔一段時間擡頭看浮標，若魚上鉤就將其釣起放入桶內，若沒有則又低頭玩手機，每隔一段時間擡頭看浮標，直到魚上鉤。

(3)I/O複用

小明嫌一根魚竿釣魚不過癮，於是帶了好幾根魚竿去釣魚。他將這些魚竿的線都丟擲，並用工具固定好魚竿，然後等著魚上鉤，一有魚竿魚上鉤，就釣起魚放入桶內。

(4)訊號驅動式I/O

小明帶了女友小紅一塊去釣魚，他讓小紅守著魚竿而且一有魚就叫他，自己卻跑樹下玩手機，魚上鉤後，小紅叫了小明，小明過去釣起魚放入桶內。

(5)非同步I/O

這次小明為了鍛鍊小紅的技術，讓小紅自己一人守著魚竿，魚上鉤了也讓小紅自己釣起放入桶內，小明自己一直坐旁邊玩手機。

select函式：允許程序指示核心等待多個事件中的任何一個發生，並只在有一個或多個事件發生或經歷一段指定的時間後才喚醒它。

#include<sys/select.h>
#include<sys/time.h>
int select(int maxfdp1,fd_set*readset,fd_set* writeset,fd_set* exceptset,\
const struct timeval*timeout);
//返回：若有就緒描述符則為其數目，若超時則為0，若出錯則為-1

struct timeval{
  long tv_sec;     //秒
  long tv_usec;    //微妙
}
 

a.永遠等帶下去：僅在任意一個描述符準備好I/O時才返回。

b.等待一段固定時間：在任意一個描述符準備I/O時返回，但是不能超過由該引數指定的時間。

c.根本不等待：檢查描述符後立即返回，這稱為輪詢。timeout中的值均設為0。

fd_set是一個描述符集，通常是一個整數陣列，其中每個整數中的每一位對應一個描述符。引數readset、writeset、excepetset分別是讓核心測試的讀、寫和異常條件描述符。描述符開啟狀態置1，關閉狀態置0。select返回後，開啟的描述符狀態會變為0。

引數maxfdp1指定待測試的描述符個數，描述符從0開始，最大描述數量FD_SETSIZE一般為1024。

描述符就緒條件：

select函式的缺點：

(1)select的最大描述符數受限制，預設為FD_SETSIZE=1024，對於高併發的伺服器來說這個數量明顯不夠，如果想要修改這個上限，不得不對整個unp相關的檔案進行重新編譯。

(2)在呼叫select函式時，需要把三個讀、寫、異常的fd_set集合往核心拷貝，這會引起很大的開銷。

(3)在核心中select函式需要不斷輪詢所有的fd_set集中的描述符，以此來確定就緒的描述符，這也會引起很大開銷。

(在同一時刻，如果只有很少一部分描述符就緒，select函式的效率就會因為整個描述符的數量增加而線性下降)

epoll系列函式：

int epoll_create(int size);//設定可以管理的描述符數量上限，並返回管理它們的描述符
int epoll_ctl(int epfd,int op,int fd,struct epoll_event *event);
//為epfd中的描述符fd編輯(op:註冊，修改，刪除)要核心監聽的事件event
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
//等待事件的產生，類似於select()呼叫。成功返回：就緒的事件數目，超時返回0

(1)允許使用者自己設定描述符數目的上限，而且這個上限可以遠遠大於FD_SETSIZE。

(2)epoll_wait函式不需要去輪詢所有監聽的描述符，當某一描述符就緒時，核心會通過回撥機制，將就緒的描述符插入佇列中，epoll_wait函式只需判斷該佇列是否為空就行，不用遍歷整個描述符集合，這樣大大減少了系統開銷。

(3)無論是select函式還是epoll都需要將描述符集合從使用者空間拷貝到核心中，等描述符就緒又要將事件從核心空間拷貝到使用者空間，epoll採用了mmap加速核心與使用者空間的訊息傳遞，mmap是核心與使用者空間共用的一塊記憶體，因此可以避免不必要的記憶體拷貝。

shutdown函式：

#include<sys/socket.h>
int shutdown(int sockfd,int howto);
//返回：若成功返回0，出錯則返回-1；

a.SHUT_RD(0):關閉連線的讀這一半——套接字中不再有資料可接收，而且套接字接收緩衝區中的現有資料都被丟棄。

b.SHUT_WR(1):關閉連線的這一半——當前留在套接字傳送緩衝區中的資料都被髮送掉，後跟TCP的正常連線終止序列。

c.SHUT_RDWR(2):關閉的連線的讀寫兩半——等價於第一次呼叫SHUT_RD,第二次呼叫SHUT_WR。

shutdown 與 close的區別：

(1)close把描述符引用計數減一，僅在該計數變為0時才關閉套接字；shutdown可以不管引用計數就激發TCP的正常連線終止序列。

(2)close終止TCP雙方的讀寫資料傳送(四次揮手)，shutdown允許只關閉一方。