Unix/Linux支持的5种I/O类型：

• 同步模型（synchronous IO）
  • 阻塞IO（bloking IO）
  • 非阻塞IO（non-blocking IO）
  • 多路复用IO（multiplexing IO）
  • 信号驱动式IO（signal-driven IO）
• 异步IO（asynchronous IO）

过程图解

阻塞

非阻塞

多路复用

信号驱动

异步

怎么理解

I/O过程分两个阶段：

1. 数据从硬件（网卡、硬盘）拷贝到内核的内存空间。
2. 数据从内核的内存空间拷贝到用户态的内存空间
   为什么要分两个阶段？ （撇开零拷贝不说）前提是用户态程序（应用程序）不能直接跟硬件打交道，而能与硬件打交道的就只能是内核，用户态程序要想从硬件获得数据，必须通知内核我要获得硬件中的数据，此过程称为系统调用，为第一阶段。 于是，自然就有了第二阶段，数据从内核内存空间到用户态内存空间。（对用户态来讲，此过程才是I/O发生的地方）

概括每种I/O类型的过程

OK，有了两阶段的概念后，可以简单来理解并总结每种I/O类型的过程:

一图胜千言：

浅谈零拷贝

既然提到零拷贝，那就粗浅地说明一下：
零拷贝是指，减免了数据在内核空间和用户空间来回拷贝（无cpu copy过程）。


用户态程序调用mmap()，磁盘上的数据会通过DMA（直接内存存取，direct memory access，一种透过DMA控制器让内存与硬盘/网卡直接对接的IO技术，过程中无需依赖CPU的大量中断负载）被拷贝到内核缓冲区，接着操作系统会把这段内核缓冲区与应用程序共享，这种所谓的共享，方式就是mmap（内存映射，memory map），这样就不需要把内核缓冲区的内容往用户空间拷贝。用户态程序再调用write()，操作系统直接将内核缓冲区的内容拷贝到socket缓冲区中，这一切都发生在内核态，最后，socket缓冲区再把数据发到网卡去。


好吧，一图胜千言：

OK，上面所说的DMA技术直接让内存对接硬盘IO，以及mmap让用户程序共享内核缓冲区，都可以省掉内核空间与用户空间之间的cpu copy，但是还有个问题，就是内核与socket缓冲区之间是否也可以免掉一次CPU copy呢？借助于硬件上的帮助，我们是可以办到的。之前我们是把页缓存的数据拷贝到socket缓存中，实际上，我们仅仅需要把缓冲区描述符传到socket缓冲区，再把数据长度传过去，这样DMA控制器直接将页缓存中的数据打包发送到网络（网卡）中去就可以了。这样，就是可以实现真正的全程零CPU拷贝了。

Reference

《UNIX网络编程》

浅析Linux中的零拷贝技术