常见的I/O模型有以下几种：
阻塞I/O（Blocking I/O）：调用I/O操作时，进程会被阻塞，直到数据准备好或操作完成后才继续执行。
非阻塞I/O（Non-blocking I/O）：I/O操作不会阻塞进程，如果数据没有准备好，立即返回错误或状态，进程可以继续执行其他操作。
I/O多路复用（I/O Multiplexing）：使用select、poll、epoll等系统调用，允许程序同时等待多个I/O操作，当其中任意一个就绪时进行处理。
信号驱动I/O（Signal-driven I/O）：在数据准备好时，内核通过信号通知进程进行I/O操作，进程在接收到信号后再进行数据读取或写入。
异步I/O（Asynchronous I/O）：发起I/O请求后立即返回，内核在后台完成I/O操作，并在操作完成时通知进程。进程不需要等待I/O完成即可继续执行其他任务。
阻塞的执行单元解释：如果是单线程的程序用进程来描述合适一些，即称之为进程会被阻塞。如果多线程的程序用线程合适一些，即称之为线程会被阻塞
操作系统中常见的I/O模型主要包括以下五种，它们在处理输入输出操作时的机制和效率上各有不同：
1. 阻塞I/O（Blocking I/O）
- 机制：应用程序发起I/O操作后，进程被挂起，直到数据从内核缓冲区复制到用户空间完成。
- 特点：
- 简单易用，编程模型直观。
- 但会阻塞进程，无法处理多任务，资源利用率低。
- 典型场景：简单的单线程程序或对实时性要求不高的场景。
2. 非阻塞I/O（Non-blocking I/O）
- 机制：应用程序发起I/O请求后，若数据未就绪，内核立即返回错误码（如
EWOULDBLOCK），进程需轮询检查状态。 - 特点：
- 进程不会被阻塞，可执行其他任务。
- 频繁轮询消耗CPU资源，效率较低。
- 典型场景：需要同时处理少量I/O和其他任务的场景。
3. I/O多路复用（I/O Multiplexing）
- 机制：通过
select、poll、epoll等系统调用监控多个文件描述符，当任一描述符就绪时，触发实际I/O操作。 - 特点：
- 单线程可管理多个I/O，适合高并发。
- 数据就绪后仍需同步读写（仍属于同步I/O）。
- 典型场景：Web服务器、高并发网络应用（如Nginx、Redis）。
4. 信号驱动I/O（Signal-driven I/O）
- 机制：应用程序向内核注册信号处理函数（如
SIGIO），数据就绪时内核通过信号通知进程，随后进行I/O操作。 - 特点：
- 避免了轮询，但信号处理复杂。
- 信号可能丢失或竞争，编程难度较高。
- 典型场景：对实时性有一定要求的特殊应用（如UDP通信）。
5. 异步I/O（Asynchronous I/O，AIO）
- 机制：应用程序发起I/O请求后立即返回，内核全程负责数据准备和复制，完成后通过回调或事件通知应用。
- 特点：
- 真正的异步模型，进程完全无需等待。
- 实现复杂，依赖操作系统支持（如Linux的
aio_*函数、Windows的IOCP）。
- 典型场景：高性能服务器、大规模文件处理（如数据库系统）。
同步 vs. 异步 I/O
- 同步I/O：包括阻塞I/O、非阻塞I/O、多路复用、信号驱动I/O。其共同点是数据复制阶段需进程主动参与（即进程需自行调用
read/write）。 - 异步I/O：数据从准备到复制的全过程由内核完成，进程仅处理最终通知。
总结
| 模型 | 资源占用 | 复杂度 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 阻塞I/O | 低 | 简单 | 简单单任务 |
| 非阻塞I/O | 高（轮询） | 中 | 轻量级多任务 |
| I/O多路复用 | 中 | 高 | 高并发网络服务 |
| 信号驱动I/O | 低 | 高 | 特殊实时需求 |
| 异步I/O | 低 | 极高 | 高性能、大规模I/O处理 |
选择合适的I/O模型需权衡开发复杂度、性能需求和操作系统支持。例如，现代高并发服务器通常采用I/O多路复用+异步编程框架（如Reactor模式），而大规模数据处理可能依赖异步I/O。