‘壹’ 请你谈谈关于IO同步、异步、阻塞、非阻塞的区别
同步（synchronous）IO和异步（asynchronous）IO，阻塞（blocking） IO和非阻塞（non-blocking）IO的区别是什么？本文将从Linux环境下的network IO背景出发，参考Richard Stevens的“UNIX® Network Programming Volume 1, Third Edition: The Sockets Networking”中的相关内容，详细解释这四种IO模型的特点和区别。
在深入讨论之前，重要的是明确本文的讨论上下文为Linux环境下的network IO。
根据Richard Stevens的解释，本文将对比五种IO模型，而由于信号驱动IO在实际应用中不常用，本文将仅讨论剩下的四种：同步（synchronous）IO、异步（asynchronous）IO、阻塞（blocking）IO和非阻塞（non-blocking）IO。
在network IO过程中，涉及的对象主要有两个：一个是由用户进程调用IO操作的系统对象（如进程或线程），另一个是系统内核（kernel）。一个read操作通常会经历两个阶段：准备数据阶段和拷贝数据阶段。
接下来，我们将依次介绍这四种IO模型的特点和区别。
阻塞（blocking）IO
在Linux中，默认情况下，所有的socket都是阻塞的。一个典型的读操作流程如下：用户进程调用recvfrom系统调用时，内核开始准备数据阶段。如果数据尚未到达，内核将进入等待状态，而用户进程同样会被阻塞。当数据准备完毕后，内核将数据从内核复制到用户内存中，然后返回结果，用户进程解除阻塞状态，重新执行。
因此，阻塞IO的主要特点是在两个阶段均被阻塞。
非阻塞（non-blocking）IO
在Linux环境下，可以通过设置socket使其变为非阻塞。当对一个非阻塞socket执行读操作时，流程如下：如果内核中的数据尚未准备好，它不会阻塞用户进程，而是立即返回错误。用户进程在发起read操作后，不需要等待，立刻得到结果。用户进程判断结果为错误时，知道数据还未准备好，可以再次发送read操作。一旦数据准备完毕并再次收到系统调用，内核将数据复制到用户内存并返回。
用户进程需要主动询问内核数据是否准备就绪。
IO多路复用（IO multiplexing）
IO多路复用（如select或epoll）允许单个进程同时处理多个网络连接的IO。其基本原理是内核持续监视所有连接，一旦有数据到达，就通知用户进程。流程如下：用户进程调用select时，整个进程被阻塞，而内核则监视所有select负责的socket。当任何一个socket的数据准备好时，select返回。用户进程再次调用read操作，从内核复制数据到用户进程。
与阻塞IO相比，多路复用IO需要两次系统调用（select和recvfrom），而不是一次。然而，其优势在于能同时处理多个连接。
需要注意的是，实际应用中，即使使用多路复用IO，通常也设置每个socket为非阻塞，但进程被select函数阻塞，而非被socket IO阻塞。
异步（asynchronous）IO
Linux下的异步IO应用较少。其流程如下：用户进程发起read操作后，立即开始执行其他任务。另一方面，内核收到异步读请求后，立即返回，不阻塞进程。内核等待数据准备完成，将数据复制到用户内存中后，通过发送信号通知用户进程读操作已完成。
异步IO的主要区别在于：在执行IO操作时不会阻塞进程，直到内核发送信号通知操作完成。
这四种IO模型之间的主要区别在于阻塞与非阻塞、同步与异步以及处理方式的不同。非阻塞IO允许进程在数据未准备好时继续执行，而阻塞IO则需要等待操作完成。同步IO在执行过程中会阻塞进程，而异步IO则在执行后立即返回，直到完成时通知进程。