1、介紹

    Linux 的核心將所有外部裝置都看做一個檔案來操作（一切皆檔案），對一個檔案的讀寫操作會呼叫核心提供的系統命令，返回一個file descriptor（fd，檔案描述符）。而對一個socket的讀寫也會有響應的描述符，稱為socket fd（socket檔案描述符），描述符就是一個數字，指向核心中的一個結構體（檔案路徑，資料區等一些屬性）。

    根據UNIX網路程式設計對I/O模型的分類，UNIX提供了5種I/O模型。

    1.1、阻塞I/O模型

    最常用的I/O模型，預設情況下，所有檔案操作都是阻塞的。

    比如I/O模型下的套接字介面：在程序空間中呼叫recvfrom，其系統呼叫直到資料包到達且被複制到應用程序的緩衝區中或者發生錯誤時才返回，在此期間一直等待。

    程序在呼叫recvfrom開始到它返回的整段時間內都是被阻塞的，所以叫阻塞I/O模型。

    圖示：

    1.2、非阻塞I/O模型

    recvfrom從應用層到核心的時候，就直接返回一個EWOULDBLOCK錯誤，一般都對非阻塞I/O模型進行輪詢檢查這個狀態，看核心是不是有資料到來。

    圖示：

    1.3、I/O複用模型

    Linux提供select/poll，程序通過將一個或多個fd傳遞給select或poll系統呼叫，阻塞在select操作上，這樣，select/poll可以幫我們偵測多個fd是否處於就緒狀態。

    select/poll是順序掃描fd是否就緒，而且支援的fd數量有限，因此它的使用受到了一些制約。

    Linux還提供一個epoll系統呼叫，epoll使用基於事件驅動方式代替順序掃描，因此效能更高。當有fd就緒時，立即回撥函式rollback。

    圖示：

    1.4、訊號驅動I/O模型

    首先開啟套介面訊號驅動I/O功能，並通過系統呼叫sigaction執行一個訊號處理函式（此係統呼叫立即返回，程序繼續工作，非阻塞）。當資料準備就緒時，就為改程序生成一個SIGIO訊號，通過訊號回撥通知應用程式呼叫recvfrom來讀取資料，並通知主迴圈函式處理樹立。

    圖示：

    1.5、非同步I/O

    告知核心啟動某個操作，並讓核心在整個操作完成後（包括資料的複製）通知程序。

    訊號驅動I/O模型通知的是何時可以開始一個I/O操作，非同步I/O模型有核心通知I/O操作何時已經完成。

    圖示：

2、I/O多路複用技術

    I/O程式設計中，需要處理多個客戶端接入請求時，可以利用多執行緒或者I/O多路複用技術進行處理。

    正如前面的簡介，I/O多路複用技術通過把多個I/O的阻塞複用到同一個select的阻塞上，從而使得系統在單執行緒的情況下可以同時處理多個客戶端請求。

    與傳統的多執行緒模型相比，I/O多路複用的最大優勢就是系統開銷小，系統不需要建立新的額外執行緒，也不需要維護這些執行緒的執行，降低了系統的維護工作量，節省了系統資源。

    主要的應用場景：

•     伺服器需要同時處理多個處於監聽狀態或多個連線狀態的套接字。
•     伺服器需要同時處理多種網路協議的套接字。

    支援I/O多路複用的系統呼叫主要有select、pselect、poll、epoll。

    而當前推薦使用的是epoll，優勢如下：

•     支援一個程序開啟的socket fd不受限制。
•     I/O效率不會隨著fd數目的增加而線性下將。
•     使用mmap加速核心與使用者空間的訊息傳遞。
•     epoll擁有更加簡單的API。

3、Java中的網路IO程式設計

    如果只是做Java開發，以上內容只需瞭解即可，不必深究（隨便說說而已）。